001 memoria descriptiva final

MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES

PROVIAS NACIONAL

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ESTUDIO DEFINITIVO PARA LA REHABILITACION Y MEJORAMIENTO DE LAESTUDIO DEFINITIVO PARA LA REHABILITACION Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA: TRUJILLO – SHIRAN – HUAMACHUCOCARRETERA: TRUJILLO – SHIRAN – HUAMACHUCO

TRAMO: ALTO CHICAMA (CALLACUYAN) - HUAMACHUCOTRAMO: ALTO CHICAMA (CALLACUYAN) - HUAMACHUCOKM. 0.000 - KM. 37+040KM. 0.000 - KM. 37+040

ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, FUENTES DE AGUA y

DISEÑO DEL PAVIMENTO

INFORME FINALINFORME FINAL

INDICE

CAPITULO I: GENERALIDADES1.1 Introducción

1.2 Objetivo

1.3 Ubicación del Proyecto

1.4 Clima

1.5 Relieve

1.6 Vegetación y uso actual y potencial de la tierra

CAPITULO II: CARACTERISTICAS DEL TRAMO EN ESTUDIO2.1 Evaluación de la Plataforma Existente

CAPITULO III : ESTUDIO DE SUELOS3.1 Trabajos de Campo

3.2 Ensayos a las Muestras de Suelos

3.3 Características del Par Subrasante – Afirmado existente

3.4 Interpretación de resultados

3.5 Análisis de la Capacidad de Soporte de los Suelos de Subrasante

3.6 Suelos Desfavorables de Subrasante

3.7 Mejoramiento de Subrasante

3.8 Subtramos de Roca

INFORME FINALEstudio Definitivo para la Rehabilitación y Mejoramiento de la carretera TRUJILLO – SHIRAN – HUAMACHUCO.

TRAMO: ALTO CHICAMA (CALLACUYAN) – HUAMACHUCO


PROVIAS NACIONAL

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CAPITULO IV: ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA4.1 Introducción

4.2 Canteras Localizadas

4.3 Ensayos a las Muestras de Canteras

4.4 Características e Interpretación de resultados

4.5 Leyenda de Usos y Tratamientos

4.6 Recomendaciones generales para las Canteras localizadas

4.7 Fuentes de Agua

4.8 Ensayos a las Muestras de aguas

4.9 Diseños previos de Mezclas con Asfalto y Cemento Portland

CAPITULO V: DISEÑO DEL PAVIMENTO5.1 Métodos

5.2 Análisis del Tránsito con Fines de Diseño del Pavimento

5.3 Análisis Estadístico de Valores de CBR de Subrasante

5.4 Datos de Diseño del Pavimento

5.5 Diseño del Pavimento

5.6 Análisis de Alternativas de Diseño Mediante Modelo Analítico

5.7 Espesores Recomendados

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES6.1 Conclusiones

6.2 Recomendaciones

ANEXOS. Gráficos y Cuadros

. Resultados de Ensayos de Laboratorio

. Panel Fotográfico

PLANOS. Diagrama de Canteras y Fuentes de Agua

. Perfil Estratigráfico

ESTUDIO DEFINITIVO PARA LA REHABILITACION Y MEJORAMIENTO DE LA ESTUDIO DEFINITIVO PARA LA REHABILITACION Y MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA: TRUJILLO – SHIRAN – HUAMACHUCOCARRETERA: TRUJILLO – SHIRAN – HUAMACHUCO

TRAMO: ALTO CHICAMA (CALLACUYAN) - HUAMACHUCOTRAMO: ALTO CHICAMA (CALLACUYAN) - HUAMACHUCO




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________KM. 0.000 - KM. 37+040KM. 0.000 - KM. 37+040

ESTUDIO DE SUELOS, CANTERAS, FUENTES DE AGUA y

DISEÑO DEL PAVIMENTO

INFORME FINALINFORME FINAL

CAPITULO I: GENERALIDADES

1.1 INTRODUCCION

La plataforma conformada por la capa de Afirmado y los suelos de subrasante del actual Tramo: Alto

Chicama (Callacuyan) - Huamachuco (Km. 0+000 - Km. 37+040), perteneciente a la carretera Trujillo – Shiran

- Huamachuco, están compuestos por suelos variables (finos, arenas y gravas), presentando características

físico-mecánicas y químicas diferentes, asimismo los materiales de las canteras y fuentes de agua, por ello

se han realizado trabajos de campo, laboratorio y gabinete, con la finalidad de procesar, identificar e

interpretar cada uno de los resultados, los cuales formarán parte del Expediente Técnico del Estudio para la

Rehabilitación y Mejoramiento de la carretera.

Es preciso mencionar que durante el desarrollo de los estudios se tomo conocimiento que la empresa minera CAMBIOR, propietaria de terrenos adyacentes a la carretera existente en el sector La Arena, se encontraba culminando la etapa de exploración y que a continuación se procedería con la etapa de explotación, razón por la que se solicitó mayor información, a fin de evaluar la interacción de los trabajos de explotación minera con la vía proyectada.

En comunicación cursada por la empresa minera manifestaron que dentro de la proyección del desarrollo del proyecto minero y dependiendo del diseño de la infraestructura, la vía podría ser desviada en un tramo aproximado de 1.9 a 2.0km, lo comunicado se trasladó a PROVIAS NACIONAL, que a su vez ordenó continuar con el desarrollo del estudio por la plataforma actual, al no encontrarse definida, por parte de la empresa minera, el desarrollo de su infraestructura.

Ante lo expuesto, el presente proyecto ha considerado igual periodo de vida útil para todas las estructuras proyectadas entre ellas los pavimentos materia del presente estudio, sin embargo ante la posibilidad del inicio de la explotación de la Mina La Arena, se recomienda que ni bien se inicie la construcción de la carretera se restablezca contacto con la empresa minera, a fin de confirmar la definición de la infraestructura minera y la magnitud de la afectación de la vía, para evaluar la conveniencia o no de ejecutar las estructuras proyectadas




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________en el tramo comprometido evaluando una variante o en su defecto rediseñar las mismas para una vida útil menor acorde con el periodo de vida de la vía comprometida.

1.2 OBJETIVO

El objetivo del presente estudio, es diseñar un pavimento con una estructura resistente, para permitir una

adecuada serviciabilidad a los usuarios durante el período de vida de diseño, teniendo en cuenta las

características geométricas, el comportamiento del terreno natural, el aporte estructural (SN) del afirmado de

la carretera existente y el tránsito pasante actual. En este caso el nivel de la superficie de rodadura será

contemplando una Carpeta Asfáltica en Caliente (MACS) y los denominados sectores críticos por problemas

de Geotecnia a nivel de Suelo Emulsión (SE).

1.3 UBICACION DEL PROYECTO

La zona del estudio se ubica en la región Nor Este Central del territorio patrio, el tramo se inicia en el Desvío a

Callacuyan o denominada también Alto Chicama (Minera Barrit) Km. 0+000 hasta llegar a la entrada de la

localidad de Huamachuco Km. 37+040. En su recorrido cruza el río Bado en la que se está proyectando el

Puente Yamobamba.

Políticamente el tramo en estudio abarca:

Departamento : La Libertad.

Provincia : Huamachuco

Distrito : Huamachuco

Geográficamente está ubicado en la región de la sierra a una altura sobre el nivel del mar entre 3,117.727 m.

(punto más bajo) y a 4,095.509 m. (punto más alto).

1.4 CLIMA

El clima es frígido por la zonas altas (mayormente donde están las mineras), en las que se observa las

precipitaciones de nevadas, tornándose templado (en el día) por las zonas más bajas (Huamachuco).

El promedio máximo de precipitación total por año es de 1,119 mm y el mínimo de 410 mm. La

biotemperatura anual máxima es de 12.9°C y la media anual mínima de 6.5°C.




PROVIAS NACIONAL

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Según el diagrama Bioclimático de Holdridge la evapotranspiración potencial es variable entre la mitad (0.5) y

una cantidad igual (1) al volumen de precipitación promedio total por año esto es indicativo que los suelos

tardan en eliminar las humedades higroscópicas, lo que ubica a esta zona de vida en la provincia de

humedad : HUMEDO.

1.5 RELIEVE

El relieve topográfico es empinado por tramos y colinoso en las partes bajas presentando gradientes

moderadas, ocupa las laderas y paredes de los valles interandinos.

1.6 VEGETACION Y USO POTENCIAL DE LA TIERRA

Las especies vegetales de estas zonas de vida son principalmente: la papa, el chocho, la quinua, la cebada,

la oca, la mashua, el maíz y algunos frutales.

En todo el año zona se ve cubierta de vegetación residual (eucaliptos) y otras especies que es aprovechada

para el pastoreo de ganado que se alimenta principalmente durante el año con especies arbustivas

xerofíticas.

CAPITULO II: CARACTERISTICAS DEL TRAMO EN ESTUDIO

2.1 EVALUACION DE LA PLATAFORMA EXISTENTE

Las evaluaciones se han realizado en época de lluvias, es decir en el estado más crítico de deterioro de la

actual carretera que se encuentra a nivel de superficie de rodadura compuesto de material granular.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Las evaluaciones superficiales de campo nos indican que el tramo tiene varios subtramos, según el estado de

deterioro observado ocularmente de la capa de rodadura existente, en este caso a lo largo de todo el tramo la

capa de rodadura existente tiene el mismo comportamiento, aunado al mal sistema de drenaje y la falta de

mantenimiento.

Las cunetas existentes se encuentran en malas condiciones, observándose que las cunetas son de terreno

natural y de dimensiones variables, el drenaje superficial es deficiente, es la que más daño le hace al paquete

subrasante-pavimento.

La velocidad observada es menor de 15 Km/h. y su serviciabilidad es deficiente y pésima.

El relieve inicialmente hasta el Km. 18+000 es semiaccidentado, tornándose colinoso hasta la ciudad de

Huamachuco.

Se ha observado en la evaluación de campo entre el Km. 0+000 – Km. 37+040 la existencia de Subtramos

donde la plataforma presentaba problemas de deterioros severos, baches y huecos profundos con aniegos

de aguas superficiales y hundimientos, siendo la causa principal la carencia de un buen sistema de drenaje.

Es importante resaltar que los subtramos indicados se han podido detectar por los deterioros severos

observados superficialmente y en la época más desfavorable, la de lluvias.

Ver Cuadro N° 01: Estado Actual de la Plataforma, líneas abajo.

CUADRO N° 01: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA

N°PROGRESIVA

DESCRIPCIÓNKm. Km.

1 0+180 0+280 Plataforma deteriorada h=1.102 1+100 1+180 Baches en plataforma h=0.403 1+220 1+360 Plataforma con ahuellamiento h=0.404 1+370 1+430 Plataforma con ahuellamiento, bache5 1+640 1+880 Plataforma deteriorada, ahuellamiento h=1.006 2+060 2+440 Plataforma con baches, aniego de agua7 2+680 2+900 Plataforma con baches profundos h=1.008 3+260 3+330 Plataforma con baches, aniego de agua9 3+480 3+580 Plataforma con baches, aniego de agua

10 4+260 4+700 Plataforma con baches, aniego de agua11 5+300 5+340 Plataforma con baches profundos h=1.00




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_____________________________________________________________CUADRO N° 01: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA

N°PROGRESIVA

DESCRIPCIÓNKm. Km.

12 7+540 7+900 Plataforma con baches, aniego de agua13 8+300 8+500 Plataforma con baches, aniego de agua14 8+540 8+720 Plataforma con baches profundos h=0.6015 9+990 10+050 Plataforma con baches, aniego de agua16 11+040 11+120 Plataforma con baches, aniego de agua17 11+260 11+280 Plataforma con baches profundos h=0.8018 11+480 11+700 Plataforma con baches, aniego de agua19 12+080 12+150 Plataforma con baches, aniego de agua20 12+240 12+380 Plataforma con baches profundos21 12+500 12+540 Plataforma con baches profundos22 12+640 12+700 Plataforma con baches profundos23 13+200 13+400 Plataforma con baches h=0.4024 13+560 13+620 Plataforma con baches h=0.8025 13+900 14+180 Plataforma con baches h=0.4026 14+750 14+810 Plataforma con baches h=0.8027 14+980 15+160 Plataforma con ahuellamiento h=0.6028 15+720 15+880 Plataforma con baches h=0.8029 16+550 16+590 Plataforma con baches h=0.9030 18+080 18+400 Plataforma con baches h=0.4031 18+600 19+100 Plataforma con baches h=0.5032 22+280 22+320 Plataforma con baches h=0.4033 22+680 22+820 Plataforma con baches h=0.4034 23+700 24+060 Plataforma con baches h=0.5035 25+940 24+980 Plataforma con baches h=0.5036 26+220 26+420 Plataforma con baches h=0.4037 26+600 26+700 Plataforma con baches, aniego de agua38 27+290 27+330 Plataforma con baches profundos, aniego de agua h=0.8039 27+440 27+470 Plataforma con baches h=0.4040 27+760 27+960 Plataforma con baches h=0.4041 28+040 28+060 Plataforma con baches profundos h=0.80, aniego de agua42 30+220 30+300 Zona crítica, asentamiento de plataforma43 30+620 30+690 Zona crítica, asentamiento de plataforma44 31+100 31+200 Plataforma con baches h=0.4045 32+470 32+520 Zona crítica, asentamiento de plataforma46 32+700 33+040 Plataforma con baches h=0.30 con presencia de agua47 33+060 33+320 Zona crítica, asentamiento de plataforma48 33+420 33+500 Zona crítica, asentamiento de plataforma49 33+660 33+800 Plataforma con baches h=0.5050 33+860 33+900 Zona crítica, asentamiento de plataforma51 33+920 34+160 Plataforma con baches h=0.5052 34+160 34+240 Zona crítica, asentamiento de plataforma53 34+280 34+360 Zona crítica, asentamiento de plataforma54 34+750 34+830 Plataforma con baches h=0.60, presencia de agua en talud derecho. 55 35+120 35+220 Plataforma con baches h=0.4056 35+560 35+740 Plataforma con baches h=0.40




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_____________________________________________________________CUADRO N° 01: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA

N°PROGRESIVA

DESCRIPCIÓNKm. Km.

57 35+850 35+980 Zona crítica, deslizamiento quebrada El Diablo58 36+600 36+900 Plataforma con baches h=0.40

De las observaciones del estado actual de la plataforma y del estudio realizado se ha determinado que los

materiales que la conforman son de características inadecuadas y han sido colocadas incumpliendo los

procedimientos constructivos, lo cual a generado los problemas que se describen habiéndose recomendado

las siguientes actividades a realizar para cada problema. En el Cuadro N°02, se indican los trabajos y

metrados en los que se está considerando cada caso.

CUADRO N°02: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA – ACTIVIDADES A REALIZAR

N° Km. Km. Long.(m) Lado DESCRIPCIÓN ACTIVIDADES A REALIZAR

1 0 + 180 0 + 280 100 IZQ. - DER. PLATAFORMA DETERIORADA h=1.10 METRADO CONSIDERADO EN EXPLANACIONES (BANQUETA)

2 1 + 100 1 + 180 80 IZQ. BACHES EN PLATAFORMA h=0.40 MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE EN PLATAFORMA

3 1 + 220 1 + 360 140 IZQ. PLATAFORMA CON AHUELLAMIENTO h=0.4 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

4 1 + 370 1 + 430 60 IZQ. PLATAFORMA CON AHUELLAMIENTO, BACHE METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

5 1 + 640 1 + 880 240 IZQ. PLATAFORMA DETERIORADA, AHUELLAMIENTO h=1.0 METRADO CONSIDERADO EN EXPLANACIONES (BANQUETA)

6 2 + 060 2 + 440 380 DER. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

7 2 + 680 2 + 900 220 DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDOS h=1.00 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

8 3 + 260 3 + 330 70 DER. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE EN PLATAFORMA (H=0.50m)

9 3 + 480 3 + 580 100 DER. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE Y RELLENO EN PLATAFORMA

10 4 + 260 4 + 700 440 IZQ. - DER. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA Y EN ENSANCHAMIENTO

11 5 + 300 5 + 340 40 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDOS h=1.00 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

12 7 + 540 7 + 900 360 DER. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA MEJORAMIENTO DE RASANTE, RELLENO EN PLATAFORMA

13 8 + 300 8 + 500 200 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE EN PLATAFORMA

14 8 + 540 8 + 720 180 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDOS h=0.60 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA


16 11 + 040 11 + 120 80 DER. PLATAFORMA CON BACHES,ANIEGO DE AGUA MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE EN PLATAFORMA (H=0.30m)

17 11 + 260 11 + 280 20 DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDO h=0.80 MEJORAMIENTO DE RASANTE, RELLENO EN PLATAFORMA

18 11 + 480 11 + 700 220 DER. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE EN PLATAFORMA (H=0.30m)

19 12 + 080 12 + 150 70 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES, ANIEGO DE AGUA METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA

20 12 + 240 12 + 380 140 DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDOS MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE CORTE EN PLATAFORMA (H=0.60m)

21 12 + 500 12 + 540 40 DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDOS MEJORAMIENTO DE RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA (H=1.00m)

22 12 + 640 12 + 700 60 DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDOS MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE , CORTE EN PLATAFORMA (H=0.60m)

23 13 + 200 13 + 400 200 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE , CORTE EN PLATAFORMA (H=0.60m)




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_____________________________________________________________CUADRO N°02: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA – ACTIVIDADES A REALIZAR


24 13 + 560 13 + 620 60 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.80 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA



27 14 + 980 15 + 160 180 DER. PLATAFORMA CON AHUELLAMIENTO h=1.00 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

28 15 + 720 15 + 880 160 DER. PLATAFORMA CON BACHES h=0.80 METRADO CONSIDERADO EN ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA

29 16 + 550 16 + 590 40 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.90 MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE, RELLENO EN PLATAFORMA


31 18 + 600 19 + 100 500 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.50 MEJORAMIENTO DE TRAZO - CORTE EN PLATAFORMA (H=0.50m)

32 22 + 280 22 + 320 40 IZQ. - DER. PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

33 22 + 680 22 + 820 140 IZQ. - DER. PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 MEJORAMIENTO DE RASANTE, RELLENO EN PLATAFORMA (H= 2.00m)

34 23 + 700 24 + 060 360 IZQ. - DER. PLATAFORMA CON BACHES h=0.50 MEJORAMIENTO DE RASANTE, CORTE EN PLATAFORMA (H= 0.50m)

35 25 + 940 25 + 980 40 DER. PLATAFORMA CON BACHES h=0.50 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA



38 27 + 290 27 + 330 40 IZQ. - DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDO, ANIEGO DE AGUA h=0.80

MEJORAMIENTO DE TRAZO, METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA

39 27 + 440 27 + 470 30 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 MEJORAMIENTO DE TRAZO, METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA


41 28 + 040 28 + 060 20 DER. PLATAFORMA CON BACHES PROFUNDO, ANIEGO DE AGUA h=0.80 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

42 30 + 220 30 + 300 80 DER. ZONA CRITICA, ASENTAMIENTO DE PLATAFORMA MEJORAMIENTO DE TRAZO, METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA


44 31 + 100 31 + 200 100 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMAEL LADO IZQ. MEJORAMIENTO DE RASANTE RELLENO (h=0.50)


46 32 + 700 33 + 040 340 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.30 CON PRESENCIA DE AGUA

MEJORAMIENTO DE TRAZO, METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA

47 33 + 060 33 + 320 260 IZQ. ZONA CRITICA, ASENTAMIENTO DE PLATAFORMA MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA

48 33 + 420 33 + 500 80 IZQ. - DER. ZONA CRITICA, ASENTAMIENTO DE PLATAFORMA MEJORAMIENTO DE RASANTE, METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA SECTOR CRITICO

49 33 + 660 33 + 800 140 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.50 MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA

50 33 + 860 33 + 900 40 IZQ. - DER. ZONA CRITICA, ASENTAMIENTO DE PLATAFORMA MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA

51 33 + 920 34 + 160 240 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.50 MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE , CORTE EN PLATAFORMA (h=0.60m) SECTOR LA COLPA

52 34 + 160 34 + 240 80 IZQ. - DER. ZONA CRITICA, ASENTAMIENTO DE PLATAFORMA MEJORAMIENTO DE RASANTE, METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA SECTOR CRITICO

53 34 + 280 34 + 360 80 IZQ. ZONA CRITICA, ASENTAMIENTO DE PLATAFORMA METRADO CONSIDERADO EN EXPLANACIONES (BANQUETA)

54 34 + 750 34 + 830 80 IZQ. PLATAFORMA CON BACHES h=0.60,PRESENCIA DE AGUAS EN EL TALUD LADO DERECHO. METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

55 35 + 120 35 + 220 100 PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 METRADO CONSIDERADO EN MEJORAMIENTO DE PLATAFORMA

56 35 + 560 35 + 740 180 PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA (h=0.90m)

57 35 + 850 35 + 980 130 ZONA CRITICA, DESLIZAMIENTO QUEBRADA EL DIABLO MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA (h=0.60m)




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_____________________________________________________________CUADRO N°02: ESTADO ACTUAL DE LA PLATAFORMA – ACTIVIDADES A REALIZAR


58 36 + 600 36 + 900 300 PLATAFORMA CON BACHES h=0.40 MEJORAMIENTO DE TRAZO Y RASANTE - CORTE EN PLATAFORMA (h=0.40m)

CAPITULO III: ESTUDIO DE SUELOS

3.1 TRABAJOS DE CAMPO

Los trabajos de campo consistieron en la toma de muestras y datos de los suelos mediante calicateo a cielo

abierto, definiendo los estratos y la subrasante (terreno natural o relleno), teniendo como referencia el

estacado del trazo actual de la carretera, con la finalidad de evaluar y establecer las características físico-

mecánicas de la subrasante (terreno natural) sobre la cual se apoyará la rasante (estructura del pavimento).

Las calicatas (C) fueron ejecutadas con un espaciamiento de 250 ml y a una profundidad mínima de 1.50 m.,

identificando los estratos y sus espesores.

Se han ejecutado ensayos “in situ” de Densidades de Campo, mediante el método del Cono de Arena a la




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_____________________________________________________________capa de subrasante, encontrando resultados de compactación entre 71% y 94%, indicativos de que la

carretera existente está soportando las cargas del tráfico pasante con valores relativos de soporte más bajos

que el mínimo (95%) de la Máxima Densidad Seca.

Adicionalmente se han ejecutado calicatas tipo (CA) y calicatas por Geotecnia (CG), en los taludes tanto

superior como inferior con fines de complementar el estudio de suelos y realizar los mejoramientos en las

zonas de corte y en menor escala en las zonas de relleno dependiendo de las alturas y los números

estructurales definidos en el diseño del pavimento.

Resumen de trabajos de campo:

Calicatas cada 250 m. y muestreo de los suelos de cada estrato encontrado (Superficie de rodadura

y subrasante).

Las calicatas se han realizado alternadamente de derecha a izquierda por el ahuellamiento que deja

el tráfico.

Densidades de campo a la capa de subrasante y toma de muestras de suelos para el CBR cada 2

Kms.

Identificación de subtramos críticos (por suelos, drenaje, y deterioros en la actual Superficie de

Rodadura).

Identificación de la Napa Freática.

Identificación de Subtramos de roca en la subrasante.

Calicatas adicionales y toma de muestras complementarias en los taludes superior e inferior.

Las muestras disturbadas de suelos, debidamente identificadas con el kilometraje y protegidas mediante

recipientes adecuados (bolsas plásticas), se han trasladado y ensayado parte en el laboratorio de campo y el

resto se ha enviado al laboratorio de Mecánica de Suelos del Consorcio Alto Chicama y se han analizado y

ensayado con las Normas del MTC y ASTM vigentes.

3.2 ENSAYOS A LAS MUESTRAS DE SUELOS

Las muestras disturbadas extraídas en la investigación de campo, fueron procesadas en el Laboratorio de

Mecánica de Suelos del Consorcio Alto Chicama y A.I.S.A., empleando las normas ASTM y MTC vigentes,

para ensayos especiales y químicos se han remitido a los laboratorios de la UNI y L.A.S.A.

El programa de ensayos comprendió en lo siguiente:

Determinación del contenido de humedad MTC E 108 (ASTM-D-2216)

Análisis Granulométrico por tamizado MTC E 107 (ASTM-D-422)




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_____________________________________________________________ Determinación del limite Líquido MTC E 110 (ASTM-D-423)

Determinación del limite Plástico MTC E 111 (ASTM-D-424)

Determinación Humedad-Densidad(P. Modificado) MTC E 115 (ASTM D-1557)

(CBR) Método del Cuerpo de Ingenieros MTC E 132 (ASTM-D-1883)

Densidad de Campo MTC E 117 (ASTM-D-1556)

Clasificación de SUCS ASTM-D-2487

Clasificación AASHTO ASTM D-3282

3.3 CARACTERISTICAS DEL PAR SUBRASANTE-SUPERFICIE DE RODADURA

EXISTENTE

Subrasante:

La subrasante (terreno natural o relleno), denominado también terreno de fundación tiene características

diferentes para cada sección o subtramo evaluado, los suelos componentes son finos, granulares, existiendo

áreas de roca

observados en los taludes superiores y a diferentes profundidades, predominando los suelos finos limosos de

baja compresibilidad.

Los problemas de drenaje son notorios, en casi toda la carretera evaluada, observándose que afecta a la

subrasante y a la capa superior existente.

En el calicateo y a la profundidad estudiada se encontró la Napa Freática (aguas subterráneas) en los

siguientes puntos:

Km. 00+250, profundidad 0.70m.







Según el Perfil Estratigráfico, los suelos de Subrasante se componen de la siguiente manera:

Gravas: GM, GC, GP y GW, predominando las gravas limosas = 34.5%

Arenas: SM y SC, predominando las arenas limosas = 29.7%

Finos: ML y CL, predominando los Limos = 24.3%

Finos con residuos orgánicos = 8.8%




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Roca: La roca es fracturada = 2.7%

Total: 100%

Los suelos finos (CL) y orgánicos (OL) son suelos que tienen capacidad de soporte bajos que estamos

considerando

su mejoramiento, para elevar la capacidad de soporte.

Los resultados de ensayos “In situ” de Densidades de Campo por el Método del Cono de Arena han dado

resultados de la compactación existente de la subrasante entre 71% a 94%, indicativo de que la subrasante

no tiene la compactación adecuada.

Superficie de Rodadura Existente:

En cuanto a la Superficie de Rodadura existente tiene espesores de material granular que varían entre 10 cm.

hasta 40 cm., con un promedio de espesor de 23 cm.

Los suelos que conforman la capa de Superficie de Rodadura existente son variables, predominando las

gravas limosas (GM), la distribución de los suelos de Superficie de Rodadura son las siguientes:

Grava Limosa (GM) = 41.3%

Arena Limosa (SM) = 38.4%

Limo (ML) = 7.4%

Grava Arcillosa (GC) = 5.4%

Grava Limo arcillosa (GM-GC) = 2.7%

Grava mal graduada limosa (GP - GM) = 2.7%

Grava bien graduada (GW) = 0.7%

Arena bien graduada (SW) = 0.7%

Arena arcillosa (SC) = 0.7%

Total : 100%

La capacidad de Soporte (CBRs), de la capa de Superficie de Rodadura predominan los valores entre 25 y

30%.

En algunas calicatas se ha observado que la Superficie de Rodadura existente tenía espesores

insignificantes y son las siguientes:

Km. 2+500, Km. 4+750, Km. 9+500, Km. 11+500, Km. 13+250, Km. 17+750, Km. 21+500, Km. 27+500,

Km. 31+250, Km. 34+750, Km. 35+500.




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_____________________________________________________________

A lo largo de la carretera por razones de trazo y mejoramientos de características geométricas se van a

realizar cortes en la que se está eliminando la Superficie de Rodadura existente, pues en este caso no se

está considerando como aporte estructural del pavimento de dicha capa.

3.4 INTERPRETACION DE RESULTADOS

Los resultados de los ensayos de Laboratorio de Mecánica de Suelos, la clasificación visual de los suelos en

campo nos permiten interpretar y describir las características físico-mecánicas de los suelos identificando los

estratos hallados con su respectivo espesor y plasmar un Perfil Estratigráfico de la actual carretera

(Superficie de Rodadura existente-subrasante), en el que se muestra la ubicación y variación tanto horizontal

como vertical de cada uno de los estratos encontrados, traslapando cada 250 m., con los suelos clasificados

según AASHTO y SUCS y además realizar un análisis de la Capacidad de Soporte de los suelos de

subrasante y de los suelos desfavorables.

3.5 ANALISIS DE LA CAPACIDAD DE SOPORTE DE LOS SUELOS DE SUBRASANTE

Se han utilizado valores de CBR obtenidos en laboratorio cada 2 kilómetros, los cuales han sido procesados

mediante análisis estadísticos (Método Japonés).

Los CBR de los subtramos homogéneos, de acuerdo a los resultados del método Valor Relativo de Soporte

de laboratorio son los siguientes:

. En la Sección Km. 0+000 - Km. 37+040 se ha obtenido estadísticamente el CBR de Diseño:

CBR = 10.70%

Ver en los Cuadros N° 06 y 07 adjuntos en el Anexo.

Cuadros N° 06: Se realiza el análisis estadístico de los CBRs con todos los datos de CBRs de subrasante.

Cuadros N° 07: Se realiza el análisis estadístico de los CBRs descartando los CBRs de subrasante que son

muy bajos y que distorsionan el resultado de los CBRs mayoritarios.

3.6 SUELOS DESFAVORABLES DE SUBRASANTE




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Sobre la base del Perfil Estratigráfico y de los resultados de laboratorio, se han identificado suelos de

naturaleza orgánica, así como de suelos arcillosos y limosos de alto contenido de humedad (Ic < 0.25), los

cuales resultan inapropiados como material del pavimento debido a su baja capacidad de soporte como suelo

de fundación del pavimento, en dichos suelos se está recomendando trabajos de mejoramiento de

subrasante o reemplazo de material, cabe indicar que los CBRs representativos realizados en dichos tipos de

suelos, se encuentran por debajo de los CBRs estadísticos de diseño de pavimentos, por lo cual no han sido

tomados en cuenta.

A continuación se muestra la relación en el Cuadro N°03: Suelos Desfavorables

CUADRO N° 03: SUELOS DESFAVORABLES

Kilómetro Características del Suelo

2+250Suelo orgánico (OL) a 0.50m de profundidad, con baja capacidad de soporte (Ic <

0.25).

4+500 Suelo orgánico (OL) a 0.30m de profundidad, con baja capacidad de soporte.


0.25).

8+250 Suelos arcillos y limosos (CL-ML) Ic < 0.25.


0.25).

10+250 Suelos limosos (ML) con Ic < 0.25.


0.25).

11+500 Suelo arcilloso (CL), con baja capacidad de soporte

12+750 Suelo limoso (ML) con Ic < 0.25.

13+250 Suelo orgánico (OL), con baja capacidad de soporte

13+750 Suelo orgánico (OL), con baja capacidad de soporte (CBR=4.1% del Km. 13+800).

14+250 Suelo arcilloso (CL), con baja capacidad de soporte


14+780Suelo arcilloso y limoso (CL-ML), baja capacidad de soporte, CBR=3.7% del Km.

14+770

15+000 Suelo orgánico (OL), con baja capacidad de soporte, CBR= 5.0% del Km. 15+050.


16+000 Suelo limoso (ML) con CBR= 8.0%.




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_____________________________________________________________CUADRO N° 03: SUELOS DESFAVORABLES

Kilómetro Características del Suelo

17+250 Suelo arcilloso y limoso (CL-ML), con baja capacidad de soporte

20+000 Suelo arcilloso y limoso (CL-ML), con baja capacidad de soporte, CBR= 8.1%.

21+500 Suelo orgánico (OL), con baja capacidad de soporte.

21+750 Suelo gravoso arcilloso y limoso, con Ic < 0.25.

22+000 Suelo arcilloso (CL), con baja capacidad de soporte, CBR=3.23%

22+250 Suelo arcilloso (CL), con baja capacidad de soporte, se ha observado la NF.

26+596 Suelo arcilloso y limoso (CL-ML), con baja capacidad de soporte, CBR= 3.5%.

29+780 Suelo arcilloso (CL), con baja capacidad de soporte.

32+000Suelo arenoso arcilloso y limoso (SM-SC), con baja capacidad de soporte, CBR=

5.04%.

3.7 MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE

Teniendo en cuenta la evaluación superficial (visual) de la plataforma existente si como del análisis de los

resultados de ensayos de laboratorio de los suelos, se ha elaborado la relación de sectores de mejoramiento

clasificándolos en dos grupos:

Mejoramientos en la Plataforma Existente

El mejoramiento en la plataforma existente se realiza por las siguientes razones:

- La inspección visual llevada a cabo en época de lluvias, nos ha determinado zonas de

deformaciones, donde se evidencian problemas de transitabilidad.

- Humedades altas encontradas en los estratos.

- Presencia de suelos orgánicos e inadecuados.

- El Supervisor en campo deberá verificar longitud y profundidad antes de entregar dichos

trabajos al Contratista.

Mejoramientos en el Ensanchamiento de la Plataforma.



bofedales en sectores críticos de geotecnia, zonas de aniego.



- El Supervisor en campo deberá verificar longitud y profundidad antes de autorizar dichos

trabajos al




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_____________________________________________________________Contratista.

Dichos sectores son los indicados en los Cuadros N° 04: Relación de Mejoramiento de Subrasante en

Plataforma Existente y Cuadro N°05: Relación de Mejoramiento de Subrasante en Ensanchamiento de

Plataforma Existente.

CUADRO N° 04: RELACION DE MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE EN PLATAFORMA EXISTENTE

UBICACIÓNALTURA

mANCHO

m DESCRIPCIONINICIO FINAL LONG. LADO

01+220 01+420 200 IZQ. 0.60 4.50 Plataforma con ahuellamiento

02+160 02+380 220 DER. 0.60 4.50 Plataforma con baches, aniego de agua

02+780 02+840 60 DER. 1.00 4.50 Plataforma con bachesprofundos h=1.00

03+680 03+800 120 DER. - IZQ. 0.60 9.00 Plataforma con baches, aniego de agua

04+360 04+520 160 IZQ.-DER. 0.60 9.00 Plataforma con baches, aniego de agua

05+300 05+360 60 IZQ. 0.60 4.50 Plataforma con bachesprofundos h= 0.60

08+140 08+300 160 IZQ. 0.60 4.50 Plataforma con baches, aniego de agua




09+980 10+080 100 DER 0.60 4.50 Plataforma con baches, aniego de agua


13+220 13+260 40 IZQ 0.60 4.50 Plataforma con baches, h=0.40


13+740 14+000 260 IZQ. 0.60 4.50 Plataforma con baches, h=0.40




14+980 15+000 20 DER. 1.00 4.50 Plataforma con baches, h=0.60











34+360 34+420 60 DER. 0.60 4.50 Plataforma con baches, h=0.60, aniego de agua





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_____________________________________________________________

CUADRO N°5: RELACION DE MEJORAMIENTO DE SUBRASANTE EN ENSANCHAMIENTO DE PLATAFORMA

UBICACION

ALTURAm

ANCHOm DESCRIPCION

INICIO FINAL LONG. LADO

01+900 02+120 220 DER. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en talud

02+640 02+780 140 IZQ. 0.60 4.50 Se observa material orgánico en el talud izquierdo.


04+220 04+270 50 IZQ. 0.60 4.50 Mejoramiento de trazo en terreno natural

04+270 04+340 70 DER. 0.60 4.50 Mejoramiento de trazo en terreno natural

06+840 07+380 540 IZQ. 0.60 4.50 Mejoramiento de trazo en terreno naturalSector Ponce

07+860 07+900 40 IZQ. 0.60 4.50 Se observa material de mala calidad










15+790 15+820 30 DER. 0.60 4.50 Se observa material orgánico en el talud inferior

15+830 15+970 140 DER. - IZQ. 0.60 9.00 Mejoramiento de trazo en terreno natural

16+670 16+740 70 IZQ. - DER. 0.60 9.00 Mejoramiento de trazo en terreno natural



20+260 20+520 260 IZQ. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en talud

21+700 22+050 350 IZQ. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en taludMaterial orgánico

25+840 26+000 160 IZQ. 0.60 9.00 Filtraciones en el talud

26+200 26+320 120 IZQ. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en taludSector crítico

26+550 26+640 90 IZQ. 0.60 4.50




27+440 27+480 40 IZQ. 0.60 4.50 Material orgánico en el talud

27+490 27+540 50 IZQ.- DER. 0.60 9.00 Presencia de ojo de agua y filtraciones en taludSector crítico





27+950 28+020 70 IZQ.- DER. 0.60 9.00





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_____________________________________________________________


UBICACION

ALTURAm

ANCHOm DESCRIPCION


28+150 28+310 160 IZQ.- DER. 0.60 9.00 Mejoramiento de trazo en terreno natural




28+830 29+000 170 IZQ.- DER. 0.60 9.00 Filtraciones en el talud

29+000 29+060 60 DER. 0.60 4.50 Filtraciones en el talud



29+610 29+710 100 DER. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en taludSector crítico

29+770 30+000 230 DER. 0.60 4.50 Filtraciones en el terreno natural

30+220 30+280 60 DER. 0.60 4.50 Filtraciones en talud – Sector crítico



31+850 31+910 60 DER. 0.60 4.50 Filtraciones en talud – Sector crítico Geotecnia

31+980 32+100 120 DER. 0.60 4.50 Material orgánico en el talud

32+350 32+410 60 DER. 1.50 4.50





33+420 33+480 60 DER. 0.60 4.50 Sector crítico



34+180 34+230 50 DER. 1.50 4.50 Sector crítico – Geotecnia




Los espesores mínimos con que se debe rellenar con material de mejoramiento son los siguientes:

Espesores de Mejoramientos de 0.60m a 1.00m, en plataforma de Terraplén.

Espesores de Mejoramientos de 0.60m a 1.50m, en Ensanchamiento de Plataforma de Terraplén, en

zonas de bofedales o saturadas.

Como base de la Capa de Mejoramiento recomendado se colocará una capa de arena, como elemento

separador, afín de evitar el acolchonamiento de la estructura el espesor de dicha capa de arena será de

30.00cm para casos de alturas > 1.00m.




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_____________________________________________________________

Se realizará el Mejoramiento de la Subrasante por suelos desfavorables, mal drenaje y deterioros severos en

el

pavimento existente.

Los suelos de subrasante se ha evaluado mediante el ensayo de Valor Relativo de Soporte, existiendo

valores de CBRs muy bajos, por ello se ha visto por conveniente el Mejoramiento de la subrasante de suelos

desfavorables en estos sectores, mediante el reemplazo con material transportado y de Cantera en la

profundidad que se indique para cada subtramo según los Cuadros indicados líneas arriba. Las Canteras

propuestas para el Mejoramiento de Subrasante son La Cantera: La Arena 2 y la Cantera : La Colpa 1.

Los espesores antes indicados son los recomendados por razones de la geometría del trazo, pero se ha

realizado una estadística con todos los CBRs bajos y/o desfavorables a fin de diseñar el espesor mínimo con

que debe contar los sectores de mejoramiento de subrasante .

. En las secciones de Mejoramiento de Subrasante se ha obtenido estadísticamente el CBR de

Diseño:

CBR = 3.50%

Ver en el Cuadro N° 08 adjunto en el Anexo.

Cuadro N° 08: Se realiza el análisis estadístico de los CBRs solo con los datos de CBRs de subrasante más

bajos y desfavorables para diseñar los sectores de mejoramiento de subrasante, incluye las calicatas

principales, calicatas adicionales y calicatas por geotecnia.

El mejoramiento (reemplazo) de la subrasante en estos sectores será el espesor mínimo de dicha capa que

aumentará la resistencia de soporte de la subrasante existente (CBR=3.5%), a la resistencia de soporte de la

subrasante mejorada (CBR= 10.7%).

Para período de diseño de 10 años:

SNCBR= 3.5% = a1h1 + a2h2 + a3h3 + a4h4 = 3.906

-SNCBR= 10.7%= a1h1 + na2h2 + a3h3 = - 2.781

SNSubrasante Mejorada= a4h4 = 1.125

Según el Gráfico N° 01: a4= 0.0295 (*)

(*)Relación basada en datos CBR – Espesor, obtenidos por el Cuerpo de Ingenieros de USA.




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_____________________________________________________________0.029*h4 = 1.244→ h4 = 1.125/0.0295 = 38.14

Espesor = 39.00cm.

El espesor obtenido del estudio es menor que el propuesto por la geometría del trazo:

39.00cm (Espesor del Estudio) < 60.00 (Espesor Trazo)

Ver Cuadro N° 15 del Anexo adjunto, donde se ha calculado el SN.

Para el estudio de los suelos de subrasante se han complementado con calicatas adicionales en las zonas de

corte las mismas que coinciden con los suelos de los taludes, por ello se está contemplando el mejoramiento

de suelos de baja capacidad de soporte, ejecutando en forma conjunta el mejoramiento de la subrasante de

la plataforma actual más la nueva área producto del corte a lo largo de todos los subtramos recomendados

con fines de mejoramiento. Los anchos adicionales producto de los cortes que son variables se especifican

en los metrados del estudio en general.

3.8 SUB-TRAMOS DE ROCA

La ubicación de los subtramos de roca se ha realizado mediante la apreciación visual en las calicatas

realizadas, definiendo su profundidad. Es de indicar que en los puntos de roca descritos líneas abajo no

necesariamente tiene que coincidir con las rocas observadas en los cortes de talud descritos en el Capí tulo

de Geología.

A continuación se menciona los puntos donde se halló roca:

Km. 09+750, la roca se encuentra a una profundidad de 0.40m.




En las zonas de roca mencionadas y las que han sido identificadas producto de los cortes, se recomienda la

sobre excavación de 15cm. por debajo de la subrasante, con la finalidad de tener una superficie nivelada de

acuerdo a la geometría del trazo, para que las capas del pavimento puedan cimentarse adecuadamente.

En el Anexo del Estudio se pueden apreciar las fotografías y los resultados de los ensayos de Laboratorio de

los

suelos de la Subrasante y Superficie de Rodadura existente respectivamente.




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_____________________________________________________________

CAPITULO IV: ESTUDIO DE CANTERAS Y FUENTES DE AGUA

4.1 INTRODUCCION

La ubicación de canteras es muy importante para la construcción de la carretera, por ello es que en el estudio

de canteras se ha tratado de ubicar materiales aparentes para el empleo en las diferentes capas del

pavimento y obras de arte que se proyectarán en el Estudio Definitivo para la Rehabilitación y Mejoramiento

de la Carretera: Trujillo – Shiran – Huamachuco; Tramo: Alto Chicama (Callacuyan) – Huamachuco.

TRABAJOS DE CAMPO

El estudio de Canteras se ha realizado siguiendo los lineamientos de los TdR y en campo se han ejecutado

los siguientes trabajos:

Se ha realizado preliminarmente un reconocimiento a lo largo del tramo.

Se ha verificado las áreas de influencias cercanas, quebradas, cauces secos, y todos los lugares

que pudiesen acusar la existencia de materiales sedimentarios en el subsuelo y zonas que

geológicamente pudieran ser fuentes de rocas en descomposición o de materiales granulares

aparentes para construcción de las capas del pavimento y obras de concreto con cemento Pórtland.

Se ha localizado Canteras con un fácil acceso, fácil explotación y mínimas distancias de acarreo a la

obra.

Una vez localizadas las Canteras se ha realizado las prospecciones (calicatas) y muestreo,

delimitado el área de explotación mediante levantamiento topográfico y calculado su potencia.

Paralelamente a los trabajos de campo, se ha realizado las gestiones y averiguaciones para los

trámites legales de explotación en la Municipalidad de Sánchez Carrión, cursando oficios para la

utilización de las Canteras de acuerdo a la Ley Orgánica de Municipalidades y teniendo en cuenta

los dispositivos legales vigentes para la explotación de canteras del MTC, DS 037-96-MTCF y Ley

28221 y su reglamento.

En la ejecución del Estudio de Canteras se ha notado el malestar de los concesionarios de cada una

de las parcelas otorgadas por la municipalidad, sobre todo a lo largo del río Bado, quienes indicaban




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_____________________________________________________________que eran los dueños, restringiendo el trabajo de campo.

Los tipos de obras a ejecutar en el proyecto se basan principalmente en:

Capas Granulares (Mejoramiento de Subrasante, Subbase y Base).

Capas Asfálticas (MACS).

Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland (MCCP)

El análisis de laboratorio de los materiales se ha realizado con la finalidad de que la certificación de su calidad

se encuentre dentro de cada una de las exigencias de las Especificaciones Técnicas para las obras

indicadas para la Construcción de Carreteras (EG 2000).

Las calicatas de prospección se realizaron a cielo abierto hasta una profundidad promedio de 2.0m, en la

descripción de cada cantera se indica la profundidad estudiada.

En el Plano "Diagrama de Canteras y Fuentes de Agua" del Estudio, se esquematiza la ubicación, potencia,

usos, tratamientos y demás características de las canteras y en el Anexo del Estudio se pueden apreciar las

fotografías y los resultados de los ensayos de Laboratorio de acuerdo al Manual de Ensayos de Materiales

para carreteras del MTC (EM-2000).

4.2 CANTERAS LOCALIZADAS

Las canteras que tienen materiales aparentes para el empleo en las diferentes capas del pavimento y obras

de arte que se presupuestarán en el Estudio Definitivo para la Rehabilitación y Mejoramiento de la Carretera:

Trujillo – Shiran – Huamachuco; Tramo: Alto Chicama (Callacuyan) – Huamachuco, con una longitud de

37.040 Km., son las que líneas más abajo describiremos. Las canteras de acuerdo a su calidad se han

seleccionado para los usos correspondientes a cada obra y se distribuyen de la siguiente manera:

Para Mezclas Asfálticas en Caliente de Superficie (MACS), Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland

(MCCP), Base Granular Triturada (BGT), SubBase Granular (SBG) y Mejoramiento de Subrasante (MSR):

Cantera Roca Azul

Cantera Río Bado

Cantera Barro Negro (Río Bado)




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_____________________________________________________________Para SubBase Granular (SBG), Mejoramiento de Subrasante (MSR) y Rellenos (R):

Cantera La Arena 2

Cantera La Colpa 1

Para Empedrado o Pedraplenes (EMP):

Cantera Quesquenda

Para Defensa Ribereña (DR) y Gaviones (GV):

Cantera Río Grande

4.3 ENSAYOS A LAS MUESTRAS DE CANTERAS

Los materiales disturbados extraídos en la investigación de campo, fueron procesados en el Laboratorio de

Mecánica de Suelos del Consorcio Alto Chicama y A.I.S.A., empleando las normas ASTM y EM-2000- (MTC)

vigentes, para ensayos especiales y químicos se han remitido a los laboratorios de la UNI y L.A.S.A.

De los materiales obtenidos en cada cantera, se tomaron muestras para determinar en el Laboratorio sus

características físico – mecánicas y químicas así como también su calidad como agregados para la

estructura del pavimento.

Las muestras representativas de los materiales de cada cantera se han sometido a los ensayos mínimos de

tres clasificaciones y una calidad por cada hectárea, de tal forma que se ha cubierto toda el área y volumen

de explotación, definiendo cada cantera estadísticamente para cada tipo de ensayo.

El programa de ensayos comprendió de los siguientes ensayos:

Análisis Granulométrico MTC E 107 (ASTM-D-422)

Límites de Consistencia

Límite Líquido MTC E 110 (ASTM-D-423)

Límite Plástico MTC E 111 (ASTM-D-424)

Cantidad de Material menor que la N° 200 MTC E 202 (ASTM-D-1140)

Equivalente de arena MTC E 114 (ASTM-D-2419)

Grav. específica y absorción (Agregado Grueso) MTC E 206 (ASTM-C-127)

Gravedad específica y absorción (Agregado Fino) MTC E 205 (ASTM-C-128)




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_____________________________________________________________ Resistencia a la Inalterabilidad por medio del

sulfato de sodio (Durabilidad) MTC E 209 (ASTM-C-88)

Resistencia al desgaste por abrasión

Empleando la Máquina de los Ángeles MTC E 207 (ASTM-C-131)

Afinidad del Agregado – Bitumen

(Agregado grueso) MTC E 509 (ASTM-D-1664)

Peso unitario MTC E 203 (ASTM-C-29)

Impurezas Orgánicas MTC E 213 (ASTM-C-40)

Modulo de fineza MTC E --- ITINTEC 400.037

Adherencia del agregado fino

Riedel Weber (arena) MTC E 220

Clasificación de SUCS ASTM-D-2487

Clasificación AASHTO ASTM D-3282

4.4 CARACTERISTICAS E INTERPRETACION DE RESULTADOS

Las características observadas en campo, los resultados de los ensayos de Laboratorio de Mecánica de

Suelos, la clasificación visual de los materiales nos permiten interpretar y describir las características físico-

mecánicas de los materiales, recomendando su utilización o descartando de acuerdo a su calidad para cada

una de las diferentes obras propuestas en el presente Estudio, los estratos encontrados en el estudio de

campo se han clasificado según AASHTO y SUCS y ensayados según la Norma EM-2000 del MTC.

Las características de las Canteras Localizadas son las siguientes:

N° 01: CANTERA "QUESQUENDA"Ubicación Km. 1+800 del Tramo

Acceso Lado derecho del eje.




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_____________________________________________________________Potencia 62,500 m3.

Propietario Sin propietario.

Período de Explotación En cualquier época del año de Enero a Diciembre, con dinamita, cargador frontal y/o tractor.

Profundidad Explotación Altura promedio del corte de talud de 5 m.

Material Roca fracturada.

Textura Rugosa

Dureza MediaUSOS RENDIMIENTO TRATAMIENTO

EMP 100% E

Observación: No es necesario acceso por estar al lado de la carretera.

N° 02: CANTERA "ROCA AZUL"Ubicación Km. 5+560 del Tramo

Acceso Lado derecho del eje, a 50 m.

Potencia 70,000 m3.


Período de Explotación En cualquier época del año de Enero a Diciembre, con dinamita, cargador frontal y/o tractor.


Material Roca fracturada, de corte de Talud.

Textura Rugosa

Dureza MediaUSOS RENDIMIENT

O

TRATAMIENTO

SBG 95% E, Tp, Ts, Z y M

BGT 90% E, Tp, Ts, Z y M

MACS 90% E, Tp, Ts, Z y M

MCCP 85% E, Tp, Ts, Z y M

Observación: No es necesario acceso por estar al lado de la carretera.

N° 03: CANTERA “LA ARENA 02”Ubicación Km. 21+490 del Tramo.

Acceso Lado izquierdo del eje, a 50 m.

Potencia 120,000 m3.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Propietario Mina CAMBIOR

Período de Explotación En cualquier época del año de Enero a Diciembre, con cargador frontal y/o tractor.


Material Material Gravoso de corte de Talud.

Textura Rugosa


O

TRATAMIENTO

R 100% N

MSR 95% Z

Observación:

1.- Es necesario eliminar en promedio un espesor de 25 cm. de la capa superficial que contiene

tierra de cultivo, raíces y materiales deletéreos.

2.- No es necesario acceso por estar al lado de la carretera.



N° 04: CANTERA "RIO BADO"

Ubicación Km. 22+900 del Tramo

AccesoLado derecho del eje a 1,760 m., hay que mejorar el acceso,

la pendiente es muy elevada.

Potencia 180,000 m3.

Propietario Sr. Pantaleón Vilca Ruiz.

Período de Explotación En época de estiaje (Mayo – Noviembre), con cargador frontal y/o excavadora.

Profundidad Explotación 2.00 m

Material Arena y Piedra del río Bado.

Origen Fluvial

Forma Redondeada 40% y Subredondeada 60%

Color Gris claro

Textura Ligeramente rugosa

Dureza Alta

USOS RENDIMIENT

OTRATAMIENTO

MSR 95% Z y M

SBG 95% Z y M

BGT 90% Tp, Ts, Z y M

MACS 90% Tp, Ts, Z, L, A, F y M

MCCP 85% Tp, Ts, Z, L y M

Observación: 1.- Tiene acceso pero es necesario mejorarlo en 1,200 m, subtramos con pendiente fuerte.2.- La particularidad de esta cantera es que se observa una franja de 70m. aproximadamente de material expuesto en la que se ha realizado las calicatas convenientemente distribuidas en una longitud de 1,300 m., pero su longitud real es de 3,500m. aprox. es decir que su potencia es mucho mayor de lo estudiado.3.- La existencia del material continúa más allá de la franja pero es necesario eliminar en promedio un espesor de 90 cm. de la capa superficial que contiene tierra de cultivo, raíces y materiales deletéreos a lo largo de toda la franja derecha de la cantera.


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_____________________________________________________________

N° 05: CANTERA "BARRO NEGRO"

Ubicación Km. 26+150 del Tramo

AccesoLado derecho del eje a 450 m., hay que mejorar el acceso, la

pendiente es muy elevada.

Potencia 40,000 m3.


Período de Explotación En época de estiaje (Mayo –Noviembre), con cargador frontal y/o excavadora.

Profundidad Explotación 2.00 m.

Material Arena y Piedra del río Bado.

Origen Fluvial


Color Gris claro

Textura Ligeramente rugosa

Dureza Alta

USOS RENDIMIENT

O

TRATAMIENTO

MSR 95% Z y M

SBG 95% Z y M

BGT 90% Tp, Ts, Z y M

MACS 90% Tp, Ts, Z, L, A, F y M

MCCP 85% Tp, Ts, Z, L y M

Observación: 1.- Tiene acceso pero es necesario mejorarlo en 400 m., tiene subtramos con pendiente fuerte.2.- Es necesario eliminar en promedio un espesor de 30 cm. de la capa superficial que contiene raíces y materiales deletéreos.




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_____________________________________________________________3.- La particularidad de esta cantera es que se observa una franja de 80m. aproximadamente de material expuesto en la que se ha realizado las calicatas convenientemente distribuidas en una longitud de 250 m., pero su longitud es 500m. aprox. es decir que su potencia es mucho mayor de lo estudiado.

N° 06: CANTERA “LA COLPA 01”

Ubicación Km. 35+480 del Tramo.Acceso Lado derecho del eje, a 50 m.Potencia 70,000 m3.Propietario Sin propietario.Período de Explotación En época de estiaje, con cargador frontal y/o tractor.Profundidad Explotación Altura promedio del corte de talud de 15 m.Material Material Gravoso de corte de Talud.Textura RugosaDureza Media

USOS RENDIMIENTO TRATAMIENTO

R 95% ZMSR 90% Z

Observación: 1.- Es necesario eliminar en la cabecera en promedio un espesor de 30 cm. de la capa superficial que contiene tierra de cultivo, raíces y materiales deletéreos. 2.- No es necesario acceso por estar al lado de la carretera.

N° 07: CANTERA “RIO GRANDE”Ubicación Km. 36+900 del Tramo.

Acceso Lado derecho del eje, a 1,600m.

Potencia 30,000 m3.


Período de Explotación En época de estiaje (Mayo – Noviembre), con cargador frontal y/o tractor.

Profundidad Explotación

EEExplotación

1.50 m.

Material Piedra > 2” 70%, de río Grande.


Textura Rugosa


O

TRATAMIENTO

DR 60% SEL

GV 70% SEL




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_____________________________________________________________Observación: 1.- Es necesario mejorar el acceso en 1200m.

4.5 LEYENDA DE USOS Y TRATAMIENTOS:

USOS TRATAMIENTOS

R Relleno Z Zarandeo

MSR Mejoramiento de Subrasante Tp Trituración Primaria

SBG SubBase Granular Ts Trituración Secundaria

BGT Base Granular Triturada M Mezcla

MACS Mezcla Asfáltica en Caliente de Superficie L Lavado

MCCP Mezcla de Concreto con Cemento Pórtland E Explosivos

EMP Empedrado SEL Selección

DR Defensa Ribereña A Aditivo mejorador de Adherencia

GV Gaviones F Filler

4.6 RECOMENDACIONES GENERALES PARA LAS CANTERAS LOCALIZADAS

Se recomienda que el acopio de los materiales de las canteras de río se efectúe con la debida

anticipación, preferentemente en épocas de estiaje, entre Mayo y Noviembre.

En todas las canteras localizadas, deberá eliminarse el material orgánico superficial (vegetación y

materiales inadecuados), en un espesor de acuerdo a cada caso, Ver descripción de canteras

localizadas.

En el caso de Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland (MCCP), se recomienda fabricar probetas

o testigos de concreto con diferentes relaciones de agua-cemento, de acuerdo a la resistencia

solicitada, a fin de elegir la dosificación adecuada.

Para incrementar el rendimiento de las canteras y el agregado resultante cuente con las

características idóneas, deberá triturarse el agregado grueso, previamente zarandeado, separado

de la arena, para cada uno de los usos y tratamientos de BG, MACS y MCCP.

Para la fabricación de Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland se debe considerar el lavado de

la arena y adición de arena de trituración con fines de incrementar el equivalente de arena y el

Módulo de Fineza y adecuarse al Huso granulométrico ASTM C-33.

Verificar los Diseños de Mezclas, con los agregados triturados en obra con fines de realizar los




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_____________________________________________________________ajustes necesarios.

Para las Mezclas Asfálticas en caliente (MACS) se debe considerar el tratamiento de lavado de la

arena para incrementar el Equivalente de Arena.

Se adicionará el Filler (Cal Hidratada) con un 3% en peso de la Mezcla, con fines de mejorar la

durabilidad de la Mezcla Asfáltica que estará sometido a temperaturas bajas.

Se adicionará un Aditivo Mejorador de Adherencia tipo Amina con fines de corregir la afinidad del par

Agregado Fino - Asfalto, en una proporción de 0.5% en peso del Asfalto.

4.7 FUENTES DE AGUA

Las aguas certificadas y de buena calidad a utilizar en los diferentes trabajos recomendados en el estudio, se

ubican cercanos a la Obra y son los puntos de agua más significativos y que llevan considerable caudal en

todo el año.

Las aguas recomendadas para las Obras del Estudio son las siguientes:

1. Agua de la Perdiz (Río Bado), el acceso por lado derecho a 450m, necesita

mejoramiento por sus pendientes muy pronunciadas.

Km. 25+600 (Progresiva preliminar), Progresiva Final (Km. 25+676)

También se puede obtener el agua por el Km. 28+700 mediante una motobomba, el acceso es cerca

al eje de la carretera.

2. Agua de Quebrada Negra (Riñibamba), el acceso por lado derecho cerca del eje

de la carretera.

Km. 29+000 (Progresiva Preliminar), Progresiva Final (Km. 29+595)

3. Agua de Quebrada del Diablo, el acceso por lado derecho, cerca del eje de la

carretera.

Km. 35+500 (Progresiva Preliminar), Progresiva Final (Km. 35+823)

4.8 ENSAYOS A LAS MUESTRAS DE AGUAS

Con la finalidad de determinar la existencia de sales solubles, sulfatos y sustancias nocivas, que puedan

atacar la estructura del pavimento y obras de concreto con cemento Pórtland (MCCP), se efectuaron los

siguientes ensayos químicos en los agregados y muestras de agua bajo la Norma Técnica peruana NTP

339.088:




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_____________________________________________________________ PH MTC E 716, NTP 339.088

Cloruros NTP 339.088

Sulfatos NTP 339.088

Sales Solubles Totales NTP 339.088, ASTM D-1889

Resultados:

Las Fuentes de Agua indicadas cuentan con certificados que fueron analizadas químicamente, y los

resultados indican que cumplen con los requerimientos para emplearlas en obras de Concreto de Cemento

Pórtland, según la Norma Técnica NTP 339.088.

La ubicación de las Fuentes de Agua se esquematizan en el "Diagrama de Canteras y Fuentes de Agua" del

Estudio.

4.9 DISEÑOS PREVIOS DE MEZCLAS CON ASFALTO Y CEMENTO PORTLAND

Los resultados de los análisis de las Canteras nos indican las características de calidad de cada material, con

las cuales se ha definido los usos y tratamientos para cada una de ellas, como resultado de este análisis se

propone el uso de la Cantera Bado para la conformación final de las Mezclas Asfálticas en Caliente de

Superficie y Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland a colocarse en las obras de la carretera. Por ello se

ha realizado unas mezclas previas (prediseños) teniendo en cuenta la ubicación de la obra, la altitud de la

zona, el tráfico, etc.

Diseño previo de Mezcla Asfáltica (MARSHALL)

El método Marshall utiliza especímenes de prueba estándar de una altura de 64 mm (2 ½”) y 102 mm (4”) de

diámetro. Se preparan mediante un procedimiento específico para calentar, mezclar y compactar mezclas de

asfalto-agregado. (ASTM D1559). Los dos aspectos principales del método de diseño son, la densidad-

análisis de vacíos y la prueba de estabilidad y flujo de los especimenes compactados.

La estabilidad del espécimen de prueba es la máxima resistencia en N (lb) que un espécimen estándar

desarrollará a 60 ºC cuando es ensayado. El valor de flujo es el movimiento total o deformación, en unidades

de 0.25 mm (1/100”) que ocurre en el espécimen entre estar sin carga y el punto máximo de carga durante la

prueba de estabilidad. Se ha considerado los parámetros a cumplirse en el diseño de las mezclas asfálticas

en caliente de las EG-2000. A continuación se indica el resumen del Ensayo Marshall realizado:




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_____________________________________________________________Datos:

1. Asfalto semisólido Pen 120 – 150 (Altitud de la carretera entre 3,100 msnm y 4100 msnm):

en peso de la mezcla. El asfalto es de la Refinería Conchan.

2. Agregados de la Cantera Bado

Piedra Triturada – 50%

Arena Lavada – 50%

3. Aditivo mejorador de adherencia: 0.5% en peso del asfalto

4. Cal Hidratada como Filler: 3.0% en peso total de la mezcla

Resultado:

1. Contenido de Asfalto de diseño: 6.49% en peso total de la Mezcla.

El resultado obtenido debe ajustarse en obra mediante la Fórmula de trabajo de Mezcla, que debe ser

revisado y autorizado por el Ingeniero Supervisor de Obra.

Diseño previo de Mezcla de Concreto con Cemento Portland

Existen una gran cantidad de métodos empíricos de diseño de mezclas para obtener Mezclas de Concreto

con cemento Pórtland con características específicas, sin embargo todos estos métodos deben ser tomados

solamente como referenciales pues siempre requieren de pruebas de laboratorio para su afinamiento. A

continuación se presenta el método propuesto por el ACI, en la norma 318-84, el mismo que se ilustra con un

ejemplo.

La relación agua / cemento de la mezcla de diseño es obtenida, para una resistencia media de 175 ó 210

Kg/cm2, medida a los 07 días, y extrapolada para los 28 días asumiendo que la obtenida a los 07 días

representa un 80% de la resistencia a los 28 días.

Diseño f´c = 175Kg./cm²

RESULTADO - PROPORCI ONES DE MEZCLA DE DI SEÑO

( Corregidas por Método de Walker )

PROPORCI ÓN EN PESO PROPORCI ÓN EN VOLUMEN

SECOCORREGI DA

POR HUMEDADSECO

CORREGI DA POR

HUMEDAD

CEMENTO 1.000 1.000 1.000 1.000

AGREGADO FI NO 2.307 2.330 2.286 2.263

AGREGADO GRUESO 2.635 2.652 2.384 2.361

AGUA (En litros/bol.) 22.950 22.579 22.950 22.579

N° Bolsas / m³ 8.41

COMPONENTES DEL CONCRETO




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_____________________________________________________________Resistencia a la Compresión (f`c = 175 kg/cm²)

(a los 07 días )Cantera RÍO BADO

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Relación Agua - Cemento (w/c)

Res

iste

nci

a a

la C

om

pre

sió

n (

Kg

/cm

²) f`c = 175 kg/cm² (Canteras Río Bado)

Diseño f´c = 210 Kg./cm²

RESULTADO - PROPORCI ONES DE MEZCLA DE DI SEÑO

( Corregidas por Método de Walker )

PROPORCI ÓN EN PESO PROPORCI ÓN EN VOLUMEN

SECOCORREGI DA

POR HUMEDADSECO

CORREGI DA POR

HUMEDAD

CEMENTO 1.000 1.000 1.000 1.000

AGREGADO FI NO 1.678 1.695 1.663 1.646

AGREGADO GRUESO 2.333 2.348 2.111 2.090

AGUA (En litros/bol.) 19.253 18.923 19.253 18.923

N° Bolsas / m³ 10.02

COMPONENTES DEL CONCRETO




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_____________________________________________________________Resistencia a la Compresión (f`c = 210 kg/cm²)

(a los 07 días )Cantera RÍO BADO

0.0

50.0

100.0

150.0

200.0

250.0

300.0

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Relación Agua - Cemento (w/c)

Res

iste

nci

a a

la C

om

pre

sió

n (

Kg

/cm

²) f`c = 210 kg/cm² (Cantera Río Bado)

CONTROL EN OBRA

El control en obra del proceso de fabricación de los Mezclas de Concreto con Cemento Portland constituye un

aspecto fundamental. Debe prestarse especial atención a los siguientes puntos:

Respetar las proporciones de los componentes del hormigón obtenidas en laboratorio, a menos que

se produzcan cambios en sus características, en cuyo caso deberán efectuarse ajustes al

diseño.Controlar la humedad de los agregados, particularmente apilándolos en lugares protegidos

contra la lluvia. En caso de no ser posible controlar los cambios de humedad se debe verificar

periódicamente su contenido.No utilizar agregados que contengan sales o materiales orgánicos.No

utilizar cemento que denote inicios de un proceso de fraguado.Controlar constantemente que el

asentamiento del cono de Abrams se encuentre dentro de límites aceptables. El propio cono de

Abrams puede ser utilizado para ajustar un diseño si los agregados se han humedecido por

permanecer a la intemperie, en cuyo caso se deberá modificar fundamentalmente la cantidad de

agua añadida.Si se usan aditivos, deben hacerse previamente mezclas de prueba para asegurarse

de su buen comportamiento.

Se deberá tener especial cuidado con el transporte del hormigón para no producir segregación.




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_____________________________________________________________ Se deberá tomar un número suficiente de muestras cilíndricas para poder realizar ensayos a los 7,

14 y 28 días. Se deberán reservar muestras para poder ensayarlas ocasionalmente a los 56 días.

El resultado obtenido debe ajustarse en obra mediante la Fórmula de trabajo de Mezcla, que debe ser

revisado y autorizado por el Ingeniero Supervisor de Obra.

CAPITULO V: DISEÑO DEL PAVIMENTO

Dentro de los métodos de diseño disponibles para pavimentos y lo solicitado en los TDR del Proyecto,




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_____________________________________________________________podemos citar los siguientes:

- Método de la AASHTO – 1993 de los EEUU

- Método del Asphalt Institute – 1991 de los EEUU.

5.1 METODOS

a.5.1 Método de la AASHTO - 93, de los EEUU

El diseño estructural de pavimentos flexibles para carreteras empleando el método AASHTO, requiere del uso

de nomogramas y catálogos de diseño.

La pérdida de serviciabilidad (PSI = 2.2) para superficies de rodaduras a nivel de MACS: Mezclas

Asfálticas en Caliente de Superficie considera como serviciabilidad inicial PSIi = 4.2, y la terminal

como PSIt = 2.0.

a.5.2 Método del Asphalt Institute – 1991 de los EEUU.

Este capítulo presenta procedimientos para determinar el espesor de la estructura pavimento consistente en concreto asfáltico de superficie, superficie de asfalto emulsionado (el tratamiento superficial), base de concreto asfáltico, base emulsionada de asfalto, y base no tratada de agregado o subbase.

Principios de diseño: los espesores resultantes satisfacen dos criterios diferentes de tensión, la tensión por compresión vertical en la superficie de la subrasannte, y la tensión horizontal en la parte inferior de la capa de asfalto. Los espesores mostrados en las gráficas de la A-1 a la A-36, representan los dos mayores espesores asociados con los criterios. El programa HWY del Instituto de Asfalto también provee una solución computarizada para los procedimientos del diseño de espesor mostrados en el manual.

Los niveles de tráfico de EAL, = 5 X 10^3 hasta los que exceden 10^7 son incluidos en las gráficas de diseño. Los pavimentos diseñados para EAL mayores representan casos especiales y deberían estar hechos (o verificados) con el programa de computadora DAMA.

Los diseños para EAL mayores que 3 x 10^6 deberán considerarse candidatos para futuros recapados de nivelación o construcción por etapas.

Procedimiento del Diseño




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_____________________________________________________________Los pasos en el procedimiento del diseño son:

Se selecciona o determina datos de entrada.

(a) Valor de tráfico, EAL

(b) Módulo elástico de la Subrasante, Mr.

(c) Tipo de Superficie y base.

Luego se determina espesores del diseño para las condiciones específicas descritas por los datos de entrada. De ser el caso se puede preparar un diseño de construcción por etapas.

Luego se realiza unos análisis económicos de las diversas soluciones y como último paso se selecciona el diseño final.

5.2 ANALISIS DEL TRANSITO CON FINES DE DISEÑO DEL PAVIMENTO

Para establecer el tránsito del tramo en estudio, se ha realizado el conteo actualmente en dos estaciones:

Estación: C1 para el Subtramo Callacuyan – La Ramada

Estación: C2 para el subtramo La Ramada - Huamachuco

(ver Estudio de Tráfico), obteniendo lo siguiente:

IMD ANUAL ESTACION C-1

VEHICULOS IMDA PARTICIPACION

AUTOS 9 4% PICK UP 62 29% C.R. 5 2% MICROS 9 4% BUS 2 EJES 33 16%




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_____________________________________________________________IMD ANUAL

ESTACION C-1

VEHICULOS IMDA PARTICIPACION

BUS 3 EJES 0 0% BUS 2 EJES 14 6% CAMION 2 EJES 20 10% CAMION 3 EJES 50 23% CAMION 4 EJES 3 1% 3S2 3 2% 3S3 2 1% 3T2 2 1%IMDA 214 100%

CONTEOS EFECTUADOS POR EL CONSULTOR ESTACION C-1

Callacuyan – La Ramada

Vehículos Ligeros : 43.0%

Vehículos Pesados : 57.0%INDICE MEDIO DIARIO ANUAL

ESTACION C-2VEHICULOS IMDA PARTICIPACION

AUTOS 24 9% PICK UP 61 23% C.R. 43 16% MICROS 9 3% BUS 2 EJES 33 13% BUS 2 EJES 21 8% CAMION 2 EJES 24 9% CAMION 3 EJES 44 17%IMDA 260 100%

CONTEOS EFECTUADOS POR EL CONSULTOR ESTACION C-2

La Ramada - Huamachuco

Vehículos Ligeros : 52.4%

Vehículos Pesados : 47.6%

La Tasa de Crecimiento

Se está considerando lo indicado en el Estudio de Tránsito actual:

Vehículos Ligeros: 3.60%

Omnibuses: 3.40%

Camiones: 3.13%

Factores Destructivos

Para determinar las repeticiones de EALs de 8.2 Tn., se está usando los Factores Destructivos del Estudio




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_____________________________________________________________realizado actualmente y son los siguientes:

Factores de Carga con corrección por presión de llantas: Sentido Callacuyan – La Ramada

Bus 2E 1.51

Camión 2E 2.13

3E 3.02

4E 2.52

3S2 8.31

3S3 8.06

3T2 9.88

3T3 0.81

Factores de Carga con corrección por presión de llantas: Sentido La Ramada - Huamachuco

Bus 2E 1.05

Camión 2E 2.73

3E 3.02

4E 0.16

3S2 0.82

3S3 0.52

3T2 9.88

3T3 12.61

Factor Presión Neumáticos

Para determinar las repeticiones de EALs de 8.2 Tn., se está usando los Factores de Presión Neumática

siguientes:

Omnibuses 1.0

Camiones 1.0

Calculo del EAL ( Repeticiones de Ejes Equivalentes de 8.2 Tn.)

El período de Diseño será por etapas de 10 y 20 años y una sola etapa para 20 años a nivel de MACS,

recomendándose que durante los años de vida de diseño se realice el mantenimiento rutinario, pasado los 5

años iniciales se realizará una evaluación del pavimento a fin de completar la estructura del pavimento a

nivel de Carpeta Asfáltica en Caliente de Superficie.

Por Etapas




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_____________________________________________________________1ra Etapa: Periodo 10 años (2008 – 2017)


EAL= 9.039E+05 (10 años)

La Ramada - Callacuyan

EAL= 7.940E+05 (10 años)


EAL= 7.515E+05 (10 años)

Huamachuco - La Ramada

EAL= 7.718E+05 (10 años)

2da Etapa: Periodo 10 años (2018 – 2027)


EAL= 1.235E+06 (10 años)


EAL= 1.084E+06 (10 años)


EAL= 1.028E+06 (10 años)


EAL= 1.054E+06 (10 años)

Una Sola Etapa: Periodo 20 años (2008 – 2027)


EAL= 2.139E+06 (20 años)


EAL= 1.878E+06 (20 años)


EAL= 1.779E+06 (20 años)


EAL= 1.826E+06 (20 años)

Ver Cuadros en el Volumen del Estudio de Tráfico.

5.3 ANALISIS ESTADISTICO DE VALORES DE CBR




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_____________________________________________________________

Los resultados de Laboratorio de las pruebas del Valor Relativo de Soporte (CBR) y de la clasificación de suelos

permitió determinar la sección homogénea representativa, los CBRs han sido analizados mediante el Método

Estadístico Japonés que determina valores muy conservadores.

A continuación se describe el resultado del análisis estadístico de Valores

Relativos de Soporte (CBR) de los tramos homogéneos.

Valores

Obtenidos con el Método Japonés

Alto Chicama (Callacuyan) – Huamachuco

Km. 0+000 – Km. 37+040

Valor Promedio de CBR (%) 13.76

Valor del CBR máximo (%) 20.20

Valor del CBR mínimo (%) 10.40

Coeficiente (c) 3.18

CBR de Diseño (%) 10.70

Ver Cuadro N° 7, del Anexo adjunto.

Valores

Obtenidos con el Método Japonés

Alto Chicama (Callacuyan) – Huamachuco

Subtramos de Mejoramiento de

Subrasante

Valor Promedio de CBR (%) 5.40

Valor del CBR máximo (%) 9.10

Valor del CBR mínimo (%) 3.23

Coeficiente (c) 3.08

CBR de Diseño (%) 3.50

Ver Cuadro N° 8, del Anexo adjunto.

Módulo de Resiliencia efectivo del suelo de fundación (MR)

Es un parámetro que a diferencia del CBR, referido a un ensayo de punzonamiento, trata de simular el efecto

dinámico de las cargas vehiculares.




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_____________________________________________________________

La equivalencia entre ambos está definida en la Guía AASHTO para valores de CBR menores de 7.20 por

medio de la fórmula de Heukelom y Klomp: MR (psi)= 1500 x CBR.

Para valores mayores a 7.20 hay diferentes relaciones. Una de las mas usadas es la llamada fórmula

Sudafricana: MR (psi)= 3000 CBR0.65.

Las correlaciones empleadas para la determinación de los módulos resilientes son las siguientes:

MR = ((CBR)/ 0.0624)(1 / 1.176) /0.007, para suelos, CBRs < 48 %

MR = 3000 x (CBR)0.65 para suelos cuyo 7.2 % < CBRs < 20%

MR = 1500 x (CBR) para suelos cuyo CBRs < 7.2 %

Para el caso de diseño del pavimento el Modulo de Resiliencia efectivo es:

MR (psi) = 3000 x (CBR)0.65 = 3000x (10.7)0.65 = 14,003

Para el caso de diseño del Mejoramiento de Subrasante el Modulo de Resiliencia efectivo es:

MR (psi) = 1,500 x (CBR) = 1500x (3.50) = 5,250

5.4 DATOS DE DISEÑO DEL PAVIMENTO

Período de diseño = Por Etapas: 1ra Etapa 10 años y 2da Etapa 10 años

= Una sola Etapa: 20 años

Tasa de crecimiento anual = 3.6% (Ligeros), 3.4% (Ómnibus) y 3.13% (Camiones)

Factores de carga equivalente

- Omnibuses = 1.51

- Vehículos de 2 Ejes (Camiones chicos) = 2.73

- Vehículos de 3 Ejes = 3.02

- Semitrayler

3S2 = 8.31

3S3 = 8.06

- Trayler

3T2 = 12.61

3T3 = 0.81




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_____________________________________________________________ Repeticiones Ejes Eq. de 8.2 Ton. 1ra Etapa: Callacuyan – La Ramada

= EAL 9.039E+05 Repeticiones para 10 años.

1ra Etapa: La Ramada - Huamachuco


2da Etapa: Callacuyan – La Ramada


2da Etapa: La Ramada - Huamachuco


Una sola Etapa: Callacuyan – La Ramada


Una sola Etapa: La Ramada - Huamachuco


Indice de Serviciabilidad terminal = 2.0 para MACS

Valor Relativo de Soporte (CBR) = 10.70% obtenido Estadísticamente.

Valor Relativo de Soporte (CBR) - MSR = 3.50% obtenido Estadísticamente.

Coeficiente de Carpeta Asfáltica = 0.17

Coeficiente de Capa Granular CBR=80% = 0.06



La Base Granular se está diseñando con un CBR de 80% al 100% de la M.D.S. del Próctor Modificado.

Material triturado de la cantera Río Bado

La Subbase Granular se está diseñando con un CBR de 60% al 100% de la M.D.S. del Próctor

Modificado.

5.5 DISEÑO DEL PAVIMENTO

A continuación se pone a consideración los Diseños de los Pavimentos, AASHTO e INSTITUTO DEL

ASFALTO para el tramo homogéneo.




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_____________________________________________________________

Además se realizará el Diseño del Mejoramiento de Subrasante por el Método del Cuerpo de Ingenieros de

USA.

Debido a características muy particulares de la carretera se está proponiendo un pavimento a nivel de Suelo

Emulsión en los sectores denominados críticos por Geotecnia y se está diseñando solo para un período de 5

años, pasado los cuales se realizará su Rehabilitación previo estudio y/o evaluación del pavimento, líneas

más abajo se detalla el proceso.

5.5.1 Diseño del Pavimento - Método AASHTO - 1993

El diseño es basado en los resultados obtenidos de campo mediante métodos destructivos; es decir

caracterización

físico-mecánica de los materiales del terreno de fundación.

El método AASHTO – 1993 incluye en la metodología parámetros que no han sido consideradas en las

versiones

anteriores, las que son basadas principalmente en resientes investigaciones. A continuación se presentan

dichos

parámetros.

Módulo de Resistencia efectivo del material de fundación (mr).

Nivel de Confiabilidad ( R )

Desviación Estándar, para Pavimentos flexibles ( So )

Variación total del índice de Serviciabilidad ( D PSI = pt – p° ).

Coeficiente de Drenaje, de acuerdo a la calidad del material ( m¡ )

Para obtener el Número Estructural se emplearon los siguientes datos:

MR = Está de acuerdo al tramo establecido

N8.2 = EAL obtenidos e indicados líneas arriba.

R = 95 % ( Nivel de Confiabilidad )

ZR = - 1.645

So = 0.45 (desviación standard; para pavimentos flexibles)

Pt = 2.0 (indice de serviciabilidad Terminal con TSB y MACS)

Dpsi = 4.2 - 2.2 = 2.0




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Los valores CBR convertidos a Módulos Resilentes son los siguientes:

MR = 3000 x (CBR)0.65, para suelos cuyo 7.2 % < CBRs < 20%

MR = 1500 x (CBR), para suelos cuyo CBRs < 7.2%

CBR al 95% MDS MODULO

RESILENTE

Km. 0+000 - Km. 37+040 10.70 % 14,003

Para Mejoramiento de Subrasante (MSR) 3.50% 5,250

Los espesores obtenidos a nivel MACS son los siguientes:

Características

Carretera: Alto Chicama (Callacuyan) - HuamachucoKm. 0+000 – Km. 37+040

Diseño Por Etapas

Callacuyan – La Ramada La Ramada - Huamachuco

Período de Diseño

SN

1ra Etapa: 10 años 1ra Etapa: 10 años

2.781 2.714

Superficie Rodadura: MACS 5.00cm. 5.00cm.

Base Granular Triturada 15.00cm. 15.00cm.

Sub Base Granular 20.00cm. 20.00cm.

Ver Cuadros N° 9 y 10, del Anexo adjunto.

Características


Diseño Por Etapas





PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Período de Diseño

SN

2da Etapa: 10 años 2da Etapa: 10 años

3.171 3.096

Refuerzo Asfáltico 5.50cm. 5.00cm.





Características


Una Sola Etapa


Período de Diseño

SN

Una Sola Etapa: 20 años Una Sola Etapa: 20 años

3.171 3.096





5.5.2 Diseño del Pavimento - Método Asphalt Institute

Datos:Mr : 14,003 psiMAAF : 7.20 °CEAL : Por Etapas: 1ra Etapa: 10 años y 2da. Etapa: 10 años

Una sola Etapa: 20 años

Según el Ábaco Design Chart A-24 tenemos las siguientes estructuras (Ver Gráfico N° 2)




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________ Por Etapas1ra Etapa: 10 añosCallacuyan – La Ramada La Ramada - HuamachucoMACS = 5.0 pulg. (12.5 cm.) MACS = 5.0 pulg. (12.5 cm.)Base Granular = 12.0 pulg. (30.00 cm.) Base Granular = 12.0 pulg. (30.00 cm.)SN = 3.925 SN = 3.925

2da Etapa: 10 añosCallacuyan – La Ramada La Ramada - HuamachucoMACS = 6.0 pulg. (15.0 cm.) MACS = 5.5 pulg. (13.75 cm.)Base Granular = 12.0 pulg. (30.00 cm.) Base Granular = 12.0 pulg. (30.00 cm.)SN = 4.350 SN = 4.138

Una Sola Etapa: 20 añosCallacuyan – La Ramada La Ramada - HuamachucoMACS = 7.0 pulg. (17.50 cm.) MACS = 5.5 pulg. (16.25 cm.)Base Granular = 12.0 pulg. (30.00 cm.) Base Granular = 12.0 pulg. (30.00 cm.)SN = 4.775 SN = 4.563

5.5.3 Comparación de Números Estructurales (SN), obtenidos por el Método AASHTO e Instituto del

Asfalto


COMPARACION DE NUMEROS ESTRUCTURALES (SN)A FIN DE RECOMENDAR LOS ESPESORES FINALES DEL PAVIMENTO

Subtramos Callacuyan-La Ramada La Ramada-Huamachuco

Métodos AASHTO Instituto del Asfalto AASHTO Instituto del Asfalto

1ra Etapa 2.781 3.925 2.714 3.925

2da Etapa 3.171 4.350 3.096 4.138

Una Sola Etapa 3.171 4.775 3.096 4.563

Según la comparación entre la metodología AASHTO y el INSTITUTO DEL ASFALTO, los espesores con la AASHTO son menores (Números estructurales-SN, son menores).

5.5.4 Diseño de Suelo Emulsión

La estructura del Suelo Emulsión se está recomendando para un periodo de vida de 05 años, pasado los cuales se deberá contemplar una evaluación de la Geodinámica Externa de las zonas en las que se encuentran estos subtramos a fin de realizar si fuese el caso la solución respectiva.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

La estructura a colocar recomendada para las zonas críticas es la siguiente:

Suelo Emulsión = 05.00cm

Subbase Granular= 15.00cm

Total: = 20.00cm

El Suelo Emulsión se ejecutará en las zonas denominadas críticas por Geodinámica Externa y son los

siguientes:

N° PROGRESIVALongitud

(m)Descripción

Inicio (Km) Término (Km.)

1 20+840 20+980 140.00 Sector crítico N°02

2 26+660 26+780 120.00 Sector crítico N°13

3 27+800 27+940 140.00 Sector crítico N°17

4 30+180 30+320 140.00 Sector crítico N°21

5 30+620 30+780 160.00 Sector crítico N°22

6 32+420 32+540 120.00 Sector crítico N°24

7 33+040 33+520 480.00 Sectores críticos N°25, 26 y 28

8 33+800 33+940 140.00 Sector crítico N°29

9 34+120 34+380 260.00 Sectores críticos N°30 y 31

10 35+850 35+980 130.00 Sector crítico N°32

Total 1830.00

La estructura recomendada se debe a que económicamente es más viable por los siguientes motivos:

Las zonas críticas por Geodinámica externa (Inestabilidad de taludes) y áreas de corte de talud que

coinciden con suelos malos, deben estabilizarse con el tiempo, mientras tanto el pavimento se ve en

peligro y hacen vulnerables a estos sectores.

En épocas de lluvias estas zonas son más susceptibles a deteriorarse.

Por lo tanto se debe esperar cierto tiempo para las estabilizaciones de taludes y el buen

funcionamiento del sistema de drenaje recomendado.

5.5.5 Diseño de Mejoramiento de Subrasante

El mejoramiento (reemplazo) de la subrasante será con el espesor mínimo de dicha capa que aumentará la

resistencia de soporte de la subrasante existente (CBR=3.5%), a la resistencia de soporte de la subrasante

mejorada (CBR= 10.7%).




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Para período de diseño de 10 años:

SNCBR= 3.5% = a1h1 + a2h2 + a3h3 + a4h4 = 3.906

-SNCBR= 10.7%= a1h1 + na2h2 + a3h3 = - 2.781

SNSubrasante Mejorada= a4h4 = 1.125

Según el Gráfico N°01: a4= 0.0295 (*)

(*)Relación basada en datos CBR – Espesor, obtenidos por el Cuerpo de Ingenieros de USA.

0.029*h4 = 1.244→ h4 = 1.125/0.0295 = 38.14

Espesor = 39.00cm.

El espesor obtenido del estudio es menor que el propuesto por la geometría del trazo:

39.00cm (Espesor del Estudio) < 60.00 (Espesor Trazo) → OK!

Ver Cuadro N° 15, del Anexo adjunto donde se ha calculado el SN.

5.6 ANALISIS DE ALTERNATIVAS DE DISEÑO MEDIANTE MODELO ANALITICO

Con la finalidad de verificar la estructura del pavimento a adoptar, se ha analizado las alternativas de diseño

mediante Modelo Analítico, tomando en cuenta criterios de falla en la subrasante y en la carpeta asfáltica,

para lo cual se ha establecido el Modelo estructural/matemático que representa la sección homogénea, con

sus respectivas capas, espesores y su comportamiento esfuerzo – deformación.

Método Analítico, Depav 1994

El programa DEPAV implementado en Colombia por la Universidad del Cauca, utilizo de base el método de

elementos finitos desarrollado en el programa ALIZE III.

Una buena forma de caracterizar el comportamiento de un pavimento bajo la acción de cargas de ruedas, es

considerarlo como un semiespacio homogéneo; este tiene un área infinita y una profundidad infinita con una

carpeta delgada encima donde son aplicadas las cargas.

Como un primer análisis para determinar la distribución de esfuerzos en un pavimento se aplicó el modelo

propuesto por el matemático francés Boussinesq en 1885, el estado de esfuerzos en una masa de suelo a

cualquier profundidad; es estudio del matemático se basó en una carga concentrada aplicada en un

semiespacio lineal, elástico, isótropo y homogéneo; los esfuerzos, deformaciones y deflexiones debidos a la

carga concentrada pueden ser extrapolados para obtener aquellas debidas a un área circular cargada.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Esta solución fue por mucho tiempo la única disponible, hasta que en 1945 Donald M. Burmister propuso una

teoría que se podía aplicar a estructuras de pavimentos, basada en la de Boussinesq pero que tenia en

cuenta estratos y las propiedades mecánicas de los materiales que conforman la masa de suelo, para

calcular el estado

de esfuerzos de ésta a cualquier profundidad. Desde el punto de vista del estudio de pavimentos, el modelo

de burmister puede ser usado para determinar los esfuerzos, deformaciones y deflexiones en la subrasante si

la relación de módulos del pavimento y la subrasante es cercana a la unidad, si no es así, la modelación es

más compleja. Analíticamente es un procedimiento más complejo que los basados en el primer modelo, que

se podía solucionar con ecuaciones relativamente fáciles; el modelo de Burmister introduce transformadas de

Fourier que requieren funciones de Besel para su solución y que sin la ayuda de un programa de computador

no se pueden modelar estructuras de más de dos capas.

La generación del modelo a estructuras multicapa con diferentes condiciones de frontera fue propuesta por

westergaard, Palmer y Barber, Odemark y otros; estos modelos describen el funcionamiento del sistema en el

cual, la presión ejercida por una rueda que puede ser muy alta para ser soportada por el suelo natural; la

estructura del pavimento reparte la carga para llevarla lo más reducida posible a la subrasante que es la

fundación del pavimento; entonces la solución al problema consiste en determinar a una profundidad z que

cantidad de esfuerzo se ha disipado.

En todos los métodos de diseño de pavimentos se acepta que durante la vida útil de la estructura se pueden

producir dos tipos de fallas, la funcional y la estructural. La falla funcional se deja ver cuando el pavimento no

brinda un paso seguro sobre él, de tal forma que no transporta cómoda y seguramente a los vehículos. La

falla

estructural esta asociada con la pérdida de cohesión de algunas o todas las capas del pavimento de tal forma

que éste no puede soportar las cargas a la que esta sometido. No necesariamente las dos fallas se producen

al tiempo; en este caso se hará referencia a la falla estructural.

La falla estructural en un pavimento se presenta se presenta cuando los materiales que conforman la

estructura, al ser sometida a repeticiones de carga por acción del transito, sufren un agrietamiento estructural

relacionado con la deformación o la tensión producida con el número de repeticiones admisibles; esto se

denomina falla por fatiga o sea por repeticiones de carga. Estos fenómenos que se producen en el pavimento

durante su funcionamiento, pueden ser modelados en el laboratorio haciéndose los llamados ensayos de

fatiga; el agrietamiento que se produce en los materiales cuando se hacen las pruebas de laboratorio sobre

las muestras de materiales o a escala natural, se asocia con la respuesta resiliente (recuperable) del




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________pavimento ante las cargas dinámicas; en estos ensayos se ha determinado que las grietas se propagan de la

base de cada capa hacia arriba.

Los materiales que forman parte de la estructura se consideran homogéneos e isotrópicos y se supone que

las capas tienen una extensión infinita en sentido horizontal. En esta metodología se considera la estructura

de pavimento como un sistema linealmente elástico, en el cual los materiales se encuentran caracterizados

por:

1. Módulo elástico (E)

2. Relación de Poisson (υ).

3. El espesor de la capa (h).

Así, para nuestro caso particular, los esfuerzos se concentraran en la parte inferior de las capas de

pavimentos propuestos, ya que como se indico es un caso muy particular, no recomendado. Sin embargo es

posible verificar los esfuerzos a los que serán sometidos.

Análisis del ingreso de datos:

Para determinar el área de contacto se aplico la siguiente expresión:

Donde: A= radio de la huella circular de contacto (pulgadas)

P= carga sobre una llanta (libras)

P= presión e inflado (psi)

De igual forma, para el cálculo de la presión de contacto se obtuvo:

Donde: Pe= Presión de contacto

P = Carga sobre una llanta

Ar= Área de contacto




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

La distancia entre el eje de las llantas, se ha estimado en Sd=37.5 cm.

DISEÑO POR ETAPAS

Para la primera etapa del año 2008-2017

Las estructuras de los pavimentos son:

Sector (Callacuyán-La Ramada)

Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR

(Kg./cm2)Poisson (υ)

MACS 10.0 - 30000 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SR 10.7 984.54 0.35

Sector (La Ramada - Huamachuco)

Km. 18+500 – 37+040

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


MACS 10.0 - 30000 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SR 10.7 984.54 0.35

Para la Segunda etapa del año 2017-2027


Sub Tramo (Callacuyán-La Ramada)

Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


Refuerzo Asfáltico 5.00 - 30000 0.35

MACS (*) 5.00 - 30000 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SR 10.7 984.54 0.35

(*) Se considera un deterioro estructural de la carpeta asfáltica (5.0 cm.), durante los primeros 05 años

de servicio.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Sub Tramo (La Ramada - Huamachuco)

Km. 18+500 – 37+040

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR



MACS (*) 5.00 - 30000 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SR 10.7 984.54 0.35

(*) Se considera un deterioro estructural de la carpeta asfáltica (5.0 cm.), durante los primeros 05 años

de servicio.

DISEÑO ETAPA ÚNICA

Para 20 años (Una Sola Etapa-2008-2027)

Para la única etapa del año 2008-2027



Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


MACS 12.50 - 30000 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SR 10.7 984.54 0.35


Km. 18+500 – 37+040

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


MACS 12.50 - 30000 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SR 10.7 984.54 0.35

DISEÑO PARA 01 ETAPA






PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Sector (Callacuyán-La Ramada)

Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


TSB 2.0 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

SR 10.7 984.54 0.35


Km. 18+500 – 37+040

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


TSB 2.0 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

SR 10.7 984.54 0.35




Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR



TSB (¡) 2.00 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

SR - 10.7 984.54 0.35


Km. 18+500 – 37+090

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR






PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

TSB (¡) 2.0 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

SR - 10.7 984.54 0.35

(¡) Se desprecia el aporte estructural del Tratamiento superficial Bicapa.




Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


IMP. REF. 2.0 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

MSR 35.0 25.0 956.19 0.35

SR - 10.7 984.54 0.35


Km. 18+500 – 37+040

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR


IMP. REF. 2.0 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

MSR 35.0 25.0 956.19 0.35

SR - 10.7 984.54 0.35




Km. 0+000 - 18+500

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR





PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Refuerzo Asfáltico 2.50 - 30000 0.35

IMP. REF. (&) 2.00 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

MSR 35.0 25.0 956.19 0.35

SR - 10.7 984.54 0.35


Km. 18+500 – 37+040

Espesor

(cm.)CBR (%)

MR



IMP. REF. (&) 2.0 - - 0.35

BGT 20.0 80.0 2038.92 0.35

SB 30.0 25.0 956.19 0.35

MSR 35.0 25.0 956.19 0.35

SR - 10.7 984.54 0.35

(&) Se desprecia el aporte estructural del Tratamiento superficial Bicapa.

DETERMINACIÓN DE ESFUERZOS Y DEFORMACIONES ADMISIBLES:

A la estructura propuesta se le verificaron las deformaciones por tracción en la fibra inferior de la primera

capa y de la última, así como el esfuerzo de compresión en la capa de la subrasante, para garantizar que

estos fuesen menores que los valores admisibles, estos valores admisibles son obtenidos de la siguiente

manera.

Para la deformación Unitaria Horizontal en la parte inferior de la primera capa, de acuerdo a las curvas

maestras de

Shell (mezcla SIFI-50, temperatura 14ª C), se tiene:

Donde:

N8.2 = Número acumulado total de ejes simples equivalentes

K = Coeficiente de Kalage = 10, definido en el método Shell (1978)




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Así mismo para el esfuerzo vertical de compresión sobre la subrasante, se ha considerado el promedio entre

los criterios de Dormon y Kerhoven y del Centro de Investigaciones Viales de Bélgica, así se tiene:

Según Dormon y Kerhoven:

Donde: CBR = CBR en porcentaje

N8.2 = Numero acumulado total de ejes simples equivalentes

El radio de Curvatura mínimo será de 80 m.Para la deflexión admisible se considera el criterio del Instituto del

Asfalto:

En base a estas consideraciones se realizaron los cálculos indicados con ayuda del programa DEPAV.

Resultados de los Análisis

Primera Etapa

Sub Tramoεt

(10 ^-4)Calculado

εt

(10 ^-4)Admisible

εz

(10 ^-4)Calculado

εz

(10 ^-4)Admisible

D(mm/100)

Dmáx.(mm/100)

(#)

Rc(m.)

Rc (mín.)

Callacuyán-La Ramada

Km. 0+000 - 18+5002.6500 E-04 2.6883 E-04 5.8000 E-04 6.8106 E-04 44.73

97.63

(106.20)186.39 80.00

La Ramada-Huamachuco

Km. 18+500 – 37+0402.6500 E-04 2.7582 E-04 5.8000 E-04 7.0850 E-04 44.73

101.37

(110.48)186.39 80.00

(#) Deflexión Admisible Método CONREVIAL Consorcio de Rehabilitación Vial-1983, número entre

paréntesis.

εt Calculado <εt Admisible, Cumple

εz Calculado <εz Admisible, Cumple

Segunda Etapa

Sub Tramo

εt

(10 ^-4)

Calculado

εt

(10 ^-4)

Admisible

εz

(10 ^-4)

Calculado

εz

(10 ^-4)

Admisible

D

(mm/100)

Dmáx.

(mm/100)

(#)

Rc

(m.)

Rc

(mín.)

Callacuyán-La Ramada 1.3300 E-04 2.5553 E-04 5.8000 E-04 6.2994 E-04 44.73 90.63 186.39 80.00




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________Km. 0+000 - 18+500 (98.23)


Km. 18+500 – 37+0401.3300 E-04 2.6220 E-04 5.8000 E-04 6.5540 E-04 44.73

94.12

(102.20)186.39 80.00


paréntesis.



Única Etapa (20 años)

Sub Tramo

εt

(10 ^-4)

Calculado

εt

(10 ^-4)

Admisible

εz

(10 ^-4)

Calculado

εz

(10 ^-4)

Admisible

D

(mm/100)

Dmáx.

(mm/100)

(#)

Rc

(m.)

Rc

(mín.)


Km. 0+000 - 18+5002.2000 E-04 2.3369 E-04 4.8800 E-04 5.4912 E-04 40.39

79.51

(57.29)254.62 80.00


Km. 18+500 – 37+0402.2000 E-04 2,6220 E-04 4.8800 E-04 6.5542 E-04 40.39

94.12

(62.99)254.62 80.00


paréntesis.



DISEÑO POR ETAPAS (Considerando Imprimación Reforzada y Carpeta Asfáltica)

Para la primera etapa del año 2008-2012 (05 años)

Sub Tramo

εt

(10 ^-4)

Calculado

εt

(10 ^-4)

Admisible

εz

(10 ^-4)

Calculado

εz

(10 ^-4)

Admisible

D

(mm/100)

Dmáx.

(mm/100)

(#)

Rc

(m.)

Rc

(mín.)


Km. 0+000 - 18+5005.2800 E-05 3.0489 E-04 2.3600 E-05 8.2650 E-04 6.59

117.41

(128.88)114.61 80.00


Km. 18+500 – 37+0402.6800 E-04 3.1282 E-04 3.6000 E-04 8.5977 E-04 6.59

121.91

(134.07)114.61 80.00


paréntesis.






PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

Para la segunda etapa del año 2012-2017 (05 años)

Sub Tramo

εt

(10 ^-4)

Calculado

εt

(10 ^-4)

Admisible

εz

(10 ^-4)

Calculado

εz

(10 ^-4)

Admisible

D

(mm/100)

Dmáx.

(mm/100)

(#)

Rc

(m.)

Rc

(mín.)


Km. 0+000 - 18+5003.58000 E-05 2.6883 -04 1.7300 E-05 6.8106 E-04 5.26

97.63

(106.20)949.95 80.00


Km. 18+500 – 37+0403.5800 E-05 2.7582 E-04 1.7300 E-05 7.0850 E-04 5.26

101.37

(110.48)949.95 80.00


paréntesis.


εz Calculado <εz Admisib

5.7 ESPESORES RECOMENDADOS

a.5.7 Los espesores recomendados a nivelo de MACS es el obtenido por el método AASHTO de EE.UU

para una vida de diseño de 10 años:

MACS: MEZCLA ASFALTICA EN CALIENTE DE SUPERFIFCIE

Valores para 10 Años Alto Chicama (Callacuyan) - Huanachuco

Km. 0+000 - Km. 37+040

MACS 05.00 cm.

Base Granular Triturada 15.00 cm.Subbase Granular 20.00 cm.

Recomendación: Se está recomendando la estructura con espesores para 10 años, recomendando una

evaluación del pavimento al final del 5to. año de vida de diseño para indicar las nuevas recomendaciones del

tipo de mantenimiento y si fuese el caso la colocación de una capa de protección a partir del año 6 hasta los

10 años, es de indicar que por tráfico el pavimento ya necesita 7.50cm., de MACS mínimo.

b.5.7 El Suelo Emulsión se ejecutará en las zonas denominadas críticas por Geotecnia y son los

siguientes:

N° PROGRESIVA Longitud Descripción




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________(m)Inicio (Km) Término (Km.)

1 20+840 20+980 140.00 Sector crítico N°022 26+660 26+780 120.00 Sector crítico N°133 27+800 27+940 140.00 Sector crítico N°174 30+180 30+320 140.00 Sector crítico N°215 30+620 30+780 160.00 Sector crítico N°226 32+420 32+540 120.00 Sector crítico N°247 33+040 33+520 480.00 Sectores críticos N°25, 26 y 288 33+800 33+940 140.00 Sector crítico N°299 34+120 34+380 260.00 Sectores críticos N°30 y 3110 35+850 35+980 130.00 Sector crítico N°32




Total: = 20.00cm

c.5.7 El Mejoramiento de Subrasante en los subtramos críticos (por suelos, drenaje y deterioros severos)

será con el espesor mínimo siguiente:

Mejoramiento de Subrasante

(Espesor mínimo)

eMSR 39.00 cm.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1 CONCLUSIONES

Las características principales del terreno de fundación, son variables, dada la existencia de suelos

finos, suelos granulares y subtramos de roca, predominando las gravas y arenas limosas.

La Napa Freática se encontró a la profundidad estudiada en los siguientes puntos:











PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________

La carretera actual, se encuentra en malas condiciones, presentando deformaciones y

disgregaciones, principalmente ahuellamientos y baches profundos, sobre todo en las zonas críticas

y de corte a media ladera.

La capa de superficie de rodadura existente tiene un espesor variable entre 10 a 40 cms.,

obteniéndose como espesor representativo del tramo 23 cms. (valor estadístico promedio).

Los suelos que conforman la capa de rodadura existente son variables, predominando las gravas

limosas (GM) y arena limosas (SM).

Teniendo en cuenta la evaluación superficial (visual) de la plataforma existente asi como del análisis

de los resultados de ensayos de laboratorio de los suelos, se ha elaborado la relación de sectores

de mejoramiento clasificándolos en dos grupos:

1. Mejoramientos en la Plataforma Existente



deformaciones, donde se evidencian problemas de transitabilidad.



- El Supervisor en campo deberá verificar longitud y profundidad antes de entregar dichos


Dichos sectores son los siguientes:


UBICACIÓNALTURA

mANCHO


01+220 01+420 200 IZQ. 0.60 4.50 Plataforma con ahuellamiento


02+780 02+840 60 DER. 1.00 4.50 Plataforma con bachesprofundos h=1.00

03+680 03+800 120 DER. - IZQ. 0.60 9.00 Plataforma con baches, aniego de agua

04+360 04+520 160 IZQ.-DER. 0.60 9.00 Plataforma con baches, aniego de agua

05+300 05+360 60 IZQ. 0.60 4.50 Plataforma con bachesprofundos h= 0.60




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________


UBICACIÓNALTURA

mANCHO

























34+360 34+420 60 DER. 0.60 4.50 Plataforma con baches, h=0.60, aniego de agua


2. Mejoramientos en el Ensanchamiento de la Plataforma.


a. La inspección visual llevada a cabo en época de lluvias, nos ha determinado zonas de

bofedales en sectores críticos de geotecnia, zonas de aniego.

b. Humedades altas encontradas en los estratos.

c. Presencia de suelos orgánicos e inadecuados.

d. El Supervisor en campo deberá verificar longitud y profundidad antes de entregar dichos


Dichos sectores son los siguientes:




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________


UBICACION

ALTURAm

ANCHOm DESCRIPCION






04+270 04+340 70 DER. 0.60 4.50 Mejoramiento de trazo en terreno natural

06+840 07+380 540 IZQ. 0.60 4.50 Mejoramiento de trazo en terreno naturalSector Ponce











15+790 15+820 30 DER. 0.60 4.50 Se observa material orgánico en el talud inferior

15+830 15+970 140 DER. - IZQ. 0.60 9.00 Mejoramiento de trazo en terreno natural

16+670 16+740 70 IZQ. - DER. 0.60 9.00 Mejoramiento de trazo en terreno natural




21+700 22+050 350 IZQ. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en taludMaterial orgánico



26+550 26+640 90 IZQ. 0.60 4.50










27+950 28+020 70 IZQ.- DER. 0.60 9.00





PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________


UBICACION

ALTURAm

ANCHOm DESCRIPCION


28+150 28+310 160 IZQ.- DER. 0.60 9.00 Mejoramiento de trazo en terreno natural




28+830 29+000 170 IZQ.- DER. 0.60 9.00 Filtraciones en el talud




29+610 29+710 100 DER. 0.60 4.50 Presencia de ojo de agua y filtraciones en taludSector crítico

29+770 30+000 230 DER. 0.60 4.50 Filtraciones en el terreno natural




31+850 31+910 60 DER. 0.60 4.50 Filtraciones en talud – Sector crítico Geotecnia

31+980 32+100 120 DER. 0.60 4.50 Material orgánico en el talud

32+350 32+410 60 DER. 1.50 4.50





33+420 33+480 60 DER. 0.60 4.50 Sector crítico



34+180 34+230 50 DER. 1.50 4.50 Sector crítico - Geotecnia




Para el estudio de los suelos de subrasante se han complementado con calicatas adicionales en las

zonas de corte las mismas que coinciden con los suelos de los taludes, por ello se está

contemplando el mejoramiento de suelos de baja capacidad de soporte, ejecutando en forma

conjunta el mejoramiento de la subrasante de la plataforma actual más la nueva área producto del

corte a lo largo de todos los subtramos recomendados con fines de mejoramiento. Los anchos

adicionales producto de los cortes que son variables se especifican en los metrados del estudio en

general.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________ Las canteras que resaltan por su calidad, potencia, mayor diversidad de usos y por su importancia

de su

ubicación como centro de gravedad del Proyecto son las siguientes:

Cantera "Río Bado", Km. 22+900

Cantera "Barro Negro", Km. 26+160

Las Fuentes de Agua identificadas en el estudio fueron analizadas químicamente, y los resultados

indican

que cumplen con los requerimientos para emplearlas en obras de Concreto de Cemento Portland,

según la Norma Técnica ITINTEC 339.088.

Km. 25+676 - Agua de la Perdiz (Río Bado), también existe acceso por el Km. 28+700.

Km. 29+595 - Agua de Quebrada Negra (Riñibamba)

Km. 35+823 - Agua de Quebrada del Diablo

Los espesores de pavimentos recomendados para una vida de Diseño de 10 años son los

siguientes:

MACS

Km. 0.000 - Km. 37+040 : MACS = 05.00cm

Base = 15.00cm.

Subbase= 20.00cm.

El Suelo Emulsión se ejecutará en las zonas denominadas críticas por Geotecnia y son los siguientes:

N° PROGRESIVA Longitud(m)

DescripciónInicio (Km) Término (Km.)

1 20+840 20+980 140.00 Sector crítico N°02

2 26+660 26+780 120.00 Sector crítico N°13

3 27+800 27+940 140.00 Sector crítico N°17

4 30+180 30+320 140.00 Sector crítico N°21

5 30+620 30+780 160.00 Sector crítico N°22

6 32+420 32+540 120.00 Sector crítico N°24

7 33+040 33+520 480.00 Sectores críticos N°25, 26 y 28




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________8 33+800 33+940 140.00 Sector crítico N°29

9 34+120 34+380 260.00 Sectores críticos N°30 y 31

10 35+850 35+980 130.00 Sector crítico N°32

Total 1830.00




Total: = 20.00cm

El Mejoramiento de Subrasante en los subtramos críticos (por suelos, drenaje y deterioros severos)

será con el espesor mínimo siguiente:

Espesor de Mejoramiento de Subrasante

eMSR 39.00 cm.

Los CBRs considerados en las Capas Granulares y de Mejoramiento de Subrasnte son los

siguientes:

- Base Granular: 80% al 100% de la Máxima Densidad Seca del Proctor Modificado.

- Sub-Base Granular: 60% al 100% de la Máxima Densidad Seca del Proctor Modificado.

- Mejoramiento de Subrasante: Material transportado de Canteras La Arena 2 y La Colpa 1.

6.2 RECOMENDACIONES

Se recomienda que el acopio de los materiales de las canteras de río se efectúe con la debida

anticipación, preferentemente en épocas de estiaje, entre Mayo y Noviembre.

En todas las canteras localizadas, deberá eliminarse el material orgánico superficial (vegetación y

materiales inadecuados), en un espesor de acuerdo a cada caso, Ver descripción de canteras

localizadas.

En el caso de Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland (MCCP), se recomienda fabricar probetas

o testigos de concreto con diferentes relaciones de agua-cemento, de acuerdo a la resistencia

solicitada, a fin de elegir la dosificación adecuada.




PROVIAS NACIONAL

_____________________________________________________________ Para incrementar el rendimiento de las canteras y el agregado resultante cuente con las

características idóneas, deberá triturarse el agregado grueso, previamente zarandeado, separado

de la arena, para cada uno de los usos y tratamientos de BG, MACS y MCCP.

Para la fabricación de Mezclas de Concreto con Cemento Pórtland se debe considerar el lavado de

la arena y adición de arena de trituración con fines de incrementar el equivalente de arena y el

Módulo de Fineza y adecuarse al Huso granulométrico ASTM C-33.

Verificar los Diseños de Mezclas, con los agregados triturados en obra con fines de realizar los

ajustes necesarios.

Para las Mezclas Asfálticas en caliente (MACS) se debe considerar el tratamiento de lavado de la

arena para incrementar el Equivalente de Arena.

Se adicionará el Filler (Cal Hidratada) con un 3% en peso de la Mezcla, con fines de mejorar la

durabilidad de la Mezcla Asfáltica que estará sometido a temperaturas bajas.

Se adicionará un Aditivo Mejorador de Adherencia tipo Amina con fines de corregir la afinidad del par

Agregado Fino - Asfalto, en una proporción de 0.5% en peso del Asfalto.



001 memoria descriptiva final

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